DE69334210T2

DE69334210T2 - Achsaufhängungssystem

Info

Publication number: DE69334210T2
Application number: DE69334210T
Authority: DE
Inventors: Scott N.W. Canton Dilling; Michael J. N.W. Canton Keeler; John N.W. Canton Ramsey; Joseph M. N.E. North Canton Ross
Original assignee: Boler Co
Current assignee: Boler Co
Priority date: 1992-10-19
Filing date: 1993-10-14
Publication date: 2009-04-09
Anticipated expiration: 2013-10-15
Also published as: DE69321199D1; US5366237A; KR970000623B1; ES2121909T3; AU666572B2; EP0600198A3; EP0863060B1; EP0863060A2; CA2108724C; DK0600198T3; ATE390331T1; EP0600198B1; ATE171422T1; KR940008929A; BR9304278A; EP0863060A3; AU4614293A; DE69321199T2; MX9306307A; CA2108724A1

Description

Bereich der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf Achsaufhängungssysteme für Radfahrzeuge.
Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung findet speziell Anwendung in der Industrie der Schwerlastfahrzeuge und Anhänger. In dieser Industrie ist die Verwendung von Luftbremsen und luftgetragenen balkenartigen Aufhängungssystemen ziemlich beliebt geworden. Solche Aufhängungen gibt es in weiten und veränderlichen Formen. Allgemein gesagt beinhalten sie jedoch ein paar von sich länglich erstreckenden Balken (flexibel oder starr), von denen einer gegenüber jedem der beiden länglichen Seitenrahmenschienen angeordnet ist unterhalb des Körpers des Lastwagens oder Anhängers. Diese Balken werden dann beweglich an einem Ende an der Rahmenaufhängung verbunden die an der Rahmenschiene des Fahrzeugs angebracht ist. Beabstandet zur verbleibenden Länge des Balkens ist ein Luftbalg (Bälge) und eine Achse vorgesehen. Der Balken kann bezüglich der Achse unten liegend oder oben liegend sein und die Luftbälge können vor oder hinter der oder in vertikaler Linie mit der Achse angeordnet sein. Die Achse kann mit dem Balken starr oder elastisch verbunden sein. Der Balken kann in einer „führenden" oder einer „geführten" Richtung von seinem Gelenk sich erstrecken und auf diese Weise eine fahrende oder führende Balkenaufhängung definieren. Äquivalente der Luftbälge, wie zum Beispiel große Gummibälle oder Pads oder Hydraulikzylinder können anstelle von Luftbälgen angeordnet sein.
Vor dem Entstehen dieser Erfindung war die Lastwagen- und Anhängeraufhängungsmethode nach US Patent 4,166,640 nicht fähig, erfolgreich eine starre Achsen-Balkenverbindung unter Verwendung eines starren Balkens zu schaffen. Kurz gesagt musste entweder die Achsen-Balkenverbindung auf irgendeine Weise elastisch gemacht werden und/oder der Balken musste elastisch gemacht werden um erfolgreich die im Betrieb auftretenden Kräfte aufzunehmen, die während des Fahrzeugbetriebs entstanden, auch wenn eine elastische Hülse an der gelenkigen Aufhängung (das heißt in der Aufhängklammer) zwischen dem Balken und der Rahmenschiene angeordnet war. Durch Anordnung einer ausreichend dimensionierten elastisch gelenkigen Verbindung, die einen größeren Grad an Ablenkung aufhängseitig als balkenseitig vorsah, um auf diese Weise die Betriebskräfte am Gelenk während Aufrechterhaltung von Fahr- und Rollstabilität aufzunehmen, offenbarte die Erfindung in dem oben genannten '640 Patent (siehe 5, 6 und 8) einen signifikanten, tatsächlich pioniermäßigen Fortschritt in dem Bereich der Aufhängung von Fahrzeug und Anhänger. Dieser pionierartige Fortschritt trat auf, weil durch Verwendung einer derartigen einheitlichen gelenkigen Verbindung ein starrer Balken und eine starre Achs-Balkenverbindung in Kombination mit dieser elastischen gelenkigen Verbindung benutzbar wurden. Tatsächlich wurde in bevorzugten Ausführungsbeispielen dieser patentierten Erfindung das elastische gelenkige Büchsensystem so designt, dass es erfolgreich und virtuell alle im Betrieb auftretenden Kräfte während des Fahrzeuggebrauchs aufnahm, während das Aufhängungssystem als Ganzes alle Kriterien für eine sehr sichere Aufhängung erfüllt. Zusätzlich wurden Wartungsnotwendigkeiten signifikant reduziert und die Lebenserwartung dramatisch verlängert bezüglich bekannter Aufhängungen, die elastische Achsen-Balkenverbindungen verwendeten, während zur gleichen Zeit das besondere Gewicht der zugeordneten elastischen Balken (das heißt Blattfedern) vermieden wurde. In einigen Fällen wurde tatsächlich durch die elastischen Hülsen am Gelenk die Fahrzeuglebensdauer verlängert.
In 1991 wurde eine wichtige Verbesserung der vorliegenden Erfindung offenbart mit Ausgabe der US-PS 5,037,126 . Unter Verwendung der Basiskonzepte in dem '640 Patent der starren Achsen-Balkenverbindung, des starren Balkens und einer geöffneten elastischen Gelenkhülse beinhaltete die Erfindung des '126 Patents einen einheitlichen starren Balken und eine Achsverbindung daran, welche signifikant das Gewicht der gesamten Aufhängung noch weiter reduzierte.
Die oben genannten zwei patentierten Aufhängungen waren ideale Beispiele für starre Balken mit geführten Armaufhängungen, die hohe Akzeptanz in der Industrie der Lastwagen und Anhänger fanden.
Das Pionierkonzept der Erfindung aus US-PS 4,166,640 konstituiert in diesem Zusammenhang einen bevorzugten Hintergrund, aus welchem die vorliegende Erfindung entsteht. Beispiele anderer elastisch hülsengelagerter Achsen-Balkenverbindungsaufhängungen unter Verwendung starrer Balken können zum Beispiel in US-PS 3,332,701 ; 3,140,880 ; 3,482,854 ; 3,547,215 und 3,751,066 gefunden werden. Beispiele flexibler balkenartiger Aufhängungssysteme mit elastischen oder starren Achsen-Balkenverbindungen beinhaltet US-PS 3,785,673 ; 3,918,738 und 3,612,572 und ebenso die GMC Astro-Air Aufhängung, die Dayton Luftaufhängung, Western Unit Luftaufhängungen, Hutchens Aufhängungen und das Fruehauf Cargo Care und Pro-Par Aufhängungen, nur um einige zu nennen. Eine typische Führungsarmaufhängung 17 wird diesbezüglich in den 5, 6 und 8 gezeigt. Sie besteht aus der Aufhängklammer 41, die beweglich an 46 mit einem Führungsbalken 42 angebracht ist, der an einem Ende durch die Klammer 41 und an dem anderen Ende durch die Luftfeder 43 gestützt ist. Der Balken 42 hat Mittel zu einer starren Anbringung 44 an Achse 7. Die Aufhängung 17 beinhaltet weiter einen typischen Bremsenbetätigungsmechanismus 19, enthaltend eine Bremsenkammer 27, Stange 29 und S-Nocken 37, S-Nockenlager 37A und Spieleinstellvorrichtung 45. Die Patentdokumente nach Stand der Technik zeigen Bremsenteile wie einen S-Nocken und eine Bremsenkammer zusammen mit einer Aufhängung mit einer Achse und Balken wie DE-A-3 119 022 , US-A-4,114,923 und US-A-4,427,213 . FR-A-1 084 119 und US-A-3,819,242 zeigen gleichartige Aufhängungen mit einem S-Nocken, einer Bremsenkammer und einer Achse. Ein Problem in der Art von Aufhängungen, welches existierte und durch die vorliegende Erfindung jetzt überholt wurde, wird diskutiert. Das erkannte Problem, wie es teilweise in 5 gezeigt wird und am besten in 8, war der Bedarf bei früheren Aufhängungssystemen des führenden und geführten Balkentyps, dass der Bremsenbetätigungsmechanismus 19 durch Klammern (das heißt 47 und 51) an der Achse anzubringen war. Üblicherweise erforderte dies Schweißen (das heißt 49 und 53), sowohl der Bremsenkammerklammern 51 und der, die S-Nockenlagerung tragenden Klammern 47 durch Anbringung von sechs Klammern an der Achse in einem Bereich von hohen Torsionsspannungen. Dies kann zeitweilig zur verringerten Lebensdauer der Achse führen. Aus diesem Grund existiert ein anerkannter und lang gefühlter Bedarf im Stand der Technik für eine neue Aufhängung, die die sichere Anbringung des Bremsenbetätigungsmechanismus an einem Teil der Aufhängung erlaubt, die von der Achse abweicht. Es ist Hauptzweck dieser Erfindung, diesen Bedarf des Standes der Technik zu erfüllen. Ein weiteres Problem des bekannten Achsaufhängungssystems wird nachfolgend diskutiert. Im Allgemeinen tritt bei führenden und geführten balkenartigen Aufhängungen ein ziemlich einheitliches Problem auf. Das Problem besteht darin, dass während des Betriebs des Fahrzeugs die Achse in einer anderen Querschnittsform als der hergestellten (das heißt „unrunde" Beanspruchung wenn eine zylindrische Achse verwendet ist) beansprucht werden kann.
Es gibt zwei unterschiedliche Ladebedingungen, welche dieses einheitliche Problem verursachen:

1. Kräfte die auch die Aufhängung und die Achse während Kurvenfahrten ausgeübt werden und
2. Kräfte die auf die Aufhängung während einer vertikalen Einzelradbelastung ausgeübt werden.

Mit Bezug auf die 1 und 2, einer Rückansicht eines typischen Anhängers, werden diese Kräfte in geeigneter Weise gezeigt. Der Anhänger 1 wird durch den Körper 3 geformt, die Räder 5, die Achse 7 und die seitlichen Rahmenschienen 9 (die Aufhängung wird aus Klarheitsgründen weggelassen).
1 zeigt die Kräfte, die während einer Kurvenfahrt des Anhängers auftraten. CG ist das Zentrum der Schwerkraft des Fahrzeugs. Wenn der Anhänger 1 um eine Ecke manövriert wird, wirkt eine Zentrifugalkraft in „F" auf das Fahrzeug an seinem Zentrum der Schwerkraft CG. Die Kraft „F" ist proportional zum Radius der Kurve, oder der Ecke und quadratisch zur Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Dies schafft ein Rollmoment „M" das proportional zur Höhe des Zentrums der Schwerkraft vom Boden und der Größe der Zentrifugalkraft „F" ist.
Weil das Fahrzeug in einer Stationärkondition ist, wird dem Rollmoment an der Schnittstelle Reifen-Straße ein gleiches aber gegensätzlich gerichtetes Moment entgegengehalten, welches durch Entlastung des Reifens auf einer Seite des Fahrzeugs durch eine Kraft „W" und die Vergrößerung der Last auf dem Reifen der gegenüberliegenden Seite durch dieselbe Kraft der Größe „W" verursacht wird.
Das Rollmoment veranlasst den Anhänger zur Neigung, wie in 1 gezeigt, und ist abhängig von Reifen und Aufhängungswirkungen. Die Reifenwirkung ist proportional zu „W" und der radialen Federrate der Reifen. Die Aufhängungswirkung ist proportional zur Kraft „F", dem effektiven Rollcen ter der Aufhängung und der Rollrate der Aufhängung. Die durch dieses Rollmoment verursachten Kräfte müssen vom Fahrzeugkörper über die Aufhängung in die Achse und von dort durch die Reifen auf die Straßenoberfläche übertragen werden. Die Übertragung der Lasten von der Aufhängung in die Achse ist sehr unterschiedlich in den Armen von führenden und geführten Luftaufhängungen als in anderen Typen der Aufhängung und schafft auf diese Weise das oben genannte einheitliche Problem bei führenden und geführten Armen von Luftaufhängungssystemen.
2 zeigt denselben Anhänger und dieselbe Lastkonfiguration wie in 1, lediglich die Achse, die Reifen und Teile der Aufhängung sind weggelassen. Die Elemente 11 in der Zeichnung sind die Aufhängklammern, die die Aufhängung am Körper des Anhängers anbringen. In diesem Fall wird dem Rollmoment „M" durch gleiche aber gegengerichtete Kräfte „S" widerstanden, welche die Aufhängung in die Klammern 11 einleitet. Die Kräfte „S" sind gleich für virtuell alle festgestellten Typen von Aufhängungen. Die Kräfte „S" für die Klammern 11 sind natürlich dieselben für jegliche derartige Aufhängungen, die mit Klammern 11 ausgestattet sind (wie allgemein gezeigt).
Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf 3. 3 zeigt eine Seite einer typischen Federaufhängung 13 die aus einer vorderen Aufhängungsklammer 21 besteht, einer rückwärtigen Aufhängungsklammer 22, einer Stahlfeder 23, Mittel 24 zur Anbringung der Feder 23 an der Achse 7 und einer Rundstange 26. Die Kraft „S" wie in 2 gezeigt, wird zwischen den beiden Aufhängklammern 21 und 22 verteilt auf beide Enden der Feder 23, dann durch die Feder-Achsanbringung 24 übertragen auf die Achse 7. Die resultierende Kraft, die in die Achse 7 übertragen wird, ist einfach die Vertikalkraft „S_v". Wenn die andere Seite dieser Art von Aufhängung gezeigt würde, würde die Last dieselbe sein mit Ausnahme, dass die Vertikalkraft in der gegensätzlichen Richtung sein würde.
Andere bekannte Arten der Aufhängung werden in 4 gezeigt. Hier besteht die Hälfte einer typischen sich bewegenden Balkenaufhängung 15 aus einer vorderen Aufhängungsklammer 31, einer hinteren Aufhängungsklammer 32, einer Stahlfeder 33 und einer Sattelanordnung 34, welche die Feder 33 am bewegten Balken 35 verschieblich anbringt. Die Achsklammern 36 bringen den Balken 35 verschieblich an den Achsen 7A und 7B an. Die Kraft „S", wie in 2 gezeigt, wird zwischen den beiden Aufhängungsklammern 31 und 32 verteilt auf beide Enden der Feder 33, dann durch die Sattelanordnung 34 transferiert in den beweglichen Balken 35. Die Kraft wird dann gleich auf die Achsen 7A und 7B übertragen. Die resultierende Kraft, die in jede der Achsen 7A und 7B übertragen wird, ist einfach die Hälfte der Vertikalkraft „S" (hier gezeigt als S/2). Wenn die andere Seite dieser Art von Aufhängung gezeigt würde, wäre die Last dieselbe mit Ausnahme, dass die Vertikalkraft „S" in der gegensätzlichen Richtung sein würde.
Die meisten bekannten Aufhängungen verhalten sich so wie in 3 und 4 gezeigt, wobei die Kräfte, die in die Aufhängung als Widerstand gegen das Rollmoment in „M" geleitet werden, in Kräften der Achse resultieren, die naturgemäß nur vertikal sind. Die Ausnahme hiervon sind jedoch führende und geführte Arme von Luftaufhängungen, bei denen eine zusätzliche Kraft auf die Achse wirkt.
Bei dem Design, welches in den 5, 6 und 8 gezeigt ist, ist die Luftfeder 43 ausgelegt mit einer sehr sehr niedrigen Federrate (das heißt Kraft/Auslenkung) und widersteht deshalb nur wenig dem Rollmoment in „M". Die Kraft „S", wie in 2 gezeigt, wird vorwiegend in die Aufhängungsklammer 41 eingeleitet und dann in ein Ende des führen den Arm des Balkens 42 durch die steife Achsverbindung 44 und in die Achse 7. Die resultierenden Kräfte in die Achse 7 sind eine Vertikalkraft gleich mit „S" und eine Torsionskraft „T", die gleich der Vertikalkraft „S" ist multipliziert mit der Balkenlänge „L" (das heißt T = S × L).
Zusätzlich wirkt die Achse als ein Balkenelement, welches die Vertikallasten unterstützt, die von den Reifen durch die Achse und die Aufhängung auf den Fahrzeugrahmen übertragen werden. Diese Lasten erzeugen ein Biegemoment an der Achse und versetzen auf diese Weise das untere der Achse in Zugspannung und das obere der Achse in Druckspannung. Eine Schweißung auf der Oberfläche der Zugspannung erzeugt ein Potential für eine zusätzliche Spannung, welche die Lebensdauer der Achse verringert.
Mit Bezug auf 8 wird eine vollständige Aufhängung 17 mit Führungsarm gezeigt, an welcher Räder 5 und eine Achse 7 angebracht sind (Bremsenbetätigungsmechanismus 19, in 5 gezeigt, ist weggelassen).
6 zeigt die Achse 7 mit Balken 42 als Führungsarm angebracht auf Achse 7 und deren resultierende Kräfte auf Achse 7. Die Vertikallast „S" ist gleich für alle Aufhängungen aber dieser Typ der Aufhängung von führendem und geführtem Arm 17 fügt eine zusätzliche Torsionskraft „T" auf die Achse hinzu. Es ist diese Torsionskraft, die ein einheitliches Konstruktionsspannungsproblem schafft, welches von den geführten Armaufhängungen überwunden werden muss.
Während die Aufhängungen, die in US-PS 4,166,640 und 5,037,126 erfolgreich dieses einzige Problem überwunden haben, überwindet die vorliegende Erfindung dies in einem einzigen und hochvorteilhaften Weg und schafft auf diese Weise eine noch weitere Verbesserung bezüglich der grundlegenden Pioneererfindung des -640 Patent. In diesem Zusammenhang sollte man sich erinnern, dass wie in 7 gezeigt, die Kräfte auf eine Aufhängung und deshalb auf die Achse dieselben sind wie für einen Einzelradinput (d. h. ein Doppelrad über eine Erhöhung „C" rollend, wie gezeigt, oder ein Doppelrad in ein Schlagloch fallend), wie sie für den Fall der Kurvenfahrt eines Anhängers, wie oben bezüglich der 1 bis 6 beschrieben sind.
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, offenbart und beansprucht in oben genanntem US PS 5,037,126 . In dieser Aufhängung, die in weitem Umfang im Stand der Technik benutzt wird, werden U-Bolzen 39 verwendet, um die Torsionslasten „T", welche durch den führenden Arm der Aufhängung in Achse verursacht werden, aufzuteilen. In '126 wird weiterhin eine starre und geschweißte Achsen-Balken-Verbindung ebenfalls verwendet. Relativ dicke Achsen werden verwendet und durch ordentliches Konstruktionsdesign akzeptiert die Achse in sicherer Weise Torsionslasten „T". Nicht desto trotz sind U-Bolzen oder gleichartige Teile notwendig und die Achse muss stark (d. h. schwer) genug ausgelegt sein, um diese Kräfte aufzunehmen. Es wurde jetzt aufgedeckt, dass gedanklich alle früheren kommerziell akzeptablen Konstruktionen von führenden oder geführten Balkenaufhängungen, ob von dem '126 oder anderen Typen wie oben beispielhaft ausgeführt, durch deren Design, welches der Achse die Übertragung ihrer Torsionslasten „T" erlaubt, ebenfalls die Achse veranlasst, ihre umfangsmäßige (d. h. Querschnitt) Form (d. h. „Umrundheit" wenn die Achse zylindrisch ist wie in 5 bis 6 gezeigt) zu ändern. Dies wird verursacht durch eingehende Torsionskräfte an zwei Punkten „M" und „N" (5) nur um den Achsumfang herum. Die U-Bolzen, die in früheren bevorzugten Designs verwendet wurden, dienen der Funktion der signifikanten Verringerung dieser Änderung der Querschnittsform. Das nicht zu tun, könnte auf der anderen Seite nicht akzeptierbare Spannungserhöhungen im kritischen Punkt (d. h. an der Schweißnaht zwischen Achse und Balken) verursa chen. Auf diese Weise wurden in den meist akzeptierten Kantenkonstruktionen führender oder geführter Balkentypen U-Bolzen bevorzugte Mittel zur Verbesserung der Lebensdauer der Aufhängung und der Achse.
Im Hinblick auf oben Gesagtes besteht ein weiterer erwähnter und lange gefühlter Bedarf an neuen führenden oder geführten Balkenaufhängungen, welche alle Vorteile früherer Konstruktionen dieser Art erreichen aber ebenfalls den Bedarf zur Verwendung von U-Bolzen überwinden, während zur gleichen Zeit kein Grund entstehen soll, spannungserhöhende Maßnahmen an der Achsen-Balken-Verbindung zu schaffen abhängig von Torsion und Biegekräften. Es ist ein weiterer Zweck der Erfindung, diesen Bedarf im Stand der Technik zu erfüllen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann zum ersten Mal bei führenden oder geführten Balkentyp Aufhängungen das Bremsenbetätigungssystem am Balken und nicht an der Achse befestigt werden und das Problem der achsenspannungserhöhenden Maßnahmen am Punkt der Verschweißung des Bremsenbetätigungsmechanismus wird dadurch eliminiert.
Die Erfindung erreicht auch ihre Zwecke durch wirksames Umrunden der Achse in der Achsen-Balken-Verbindung mit einer starren Verbindung von im wesentlichen 360 Grad um ihren Umfang und verbietet auf diese Weise und im wesentlichen, dass sich die Achse aus ihrer hergestellten Querschnittsform heraus verformt (d. h. Verhinderung des Auftretens jeglicher wesentlicher Mengen an „Unrundheit") wenn die Achse zylindrisch ist, und Ausschaltung des Bedarfs an U-Bolzen einer Achsaufhängung des Typs führender oder geführter Balken.
In Übereinstimmung mit vorliegender Erfindung wird ein Achsaufhängungssystem für ein Radfahrzeug vorgesehen, bei welchem externe Kräfte, die auf das Fahrzeug wirken, an welchem besagtes Aufhängungssystem angebracht ist, in Torsionskräften resultieren, die auf besagte Achse wirken, wobei besagtes Aufhängungssystem einen Bremsenbetätigungsmechanismus enthält, bestehend aus einer Bremskammer, einer S-Nocken-Anordnung enthaltend ein S-Nocken-Lager, eine Spieleinstellvorrichtung, einen länglichen Balken, pneumatische Bälge, angeordnet auf besagtem Balken, eine Aufhängklammer, angeordnet an einem Ende besagten Balkens, Mittel zur starren Befestigung besagter Achse an besagtem Balken und eine bewegliche Verbindung zum elastischen Verbinden besagten Balkens an besagter Aufhängklammer, charakterisiert durch Vorsehen von:
Mittel auf besagtem Balken zum Anbringen besagten S-Nockenlagers unmittelbar an besagtem Balken und Mittel zur unmittelbaren Anbringung besagter Bremskammer an besagtem Balken.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Anbringungssystem für eine Achse des Balkentyps vorgesehen, welches zur Aufnahme sowohl von Biegen als auch von Torsionskräften ausgelegt ist, Mittel zur starren Verbindung der Achse mit dem Balken aufweist, eine Öffnung in einem Balken von größerer Abmessung aber im wesentlichen derselben Form wie die Achse und durch welche die Achse, mit einer Hülse starr daran befestigt ist, aufgeschoben oder gepresst ist.
Die Hülse kann ausgestattet sein mit Fenstern, an welchen die starren Verbindungen der Achse erstellt werden können. Diese Fenster verhindern den Bedarf, die Achse entlang der Oberfläche, die in maximaler Spannung liegt, zu schweißen, oder der unteren Fläche der Achse, abhängig von dem Biegemoment, welches durch die vertikalen Lasten erzeugt wird, die von den Reifen durch die Achsaufhängung auf den Fahrzeugrahmen übertragen werden.
Dies maximiert die Lebensdauer der Achse durch Biegung mittels der Elimination potentieller Spannungserhöhungen in der Fläche der Maximalspannung.
In bestimmten bevorzugten Ausführungsbeispielen dieser Erfindung kann jedes der oben genannten zwei beschriebenen starren Achsen-Balkenverbindungskonzepte mit dem oben genannten Bremsenkomponentenanordnungskonzept in einer einzelnen Aufhängung gekoppelt werden. In besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen wird die bewegliche Verbindung der Balkentyp Achsaufhängungen in Übereinstimmung mit US PS 4,166,640 erstellt.
Die Erfindung wird jetzt mit Bezug auf bestimmte Ausführungsbeispiele in Übereinstimmung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, wobei:
IN DEN ZEICHNUNGEN
1 eine schematische Rückansicht eines typischen Anhängers ist, bei welchem die vorliegende Erfindung angewandt werden kann.
2 eine schematische Teilrückansicht von 1 ist.
3 eine teilweise Seitenansicht einer typischen bekannten Aufhängung ist.
4 eine teilweise Seitenansicht einer anderen typischen bekannten Aufhängung ist.
5 eine teilweise Seitenansicht einer Ausführungsform einer Aufhängung in Übereinstimmung mit US PS 5,037,126 ist.
6 eine perspektivische Ansicht einer kompletten Aufhängung mit Rädern und Achse der Aufhängung aus 5 ist.
7 eine rückwärtige schematische Ansicht des Anhängers in 1 ist, wobei die linken Doppelräder auf der Spitze einer Erhöhung sind.
8 eine perspektivischen Ansicht der Aufhängung aus 6 ist, bei welcher die Bremskammern, der S-Nocken und Spieleinstellvorrichtungen an der Achse montiert sind.
9 eine perspektive Ansicht eines Ausführbeispiels der Erfindung ist.
10 eine Explosionsansicht des Ausführungsbeispiels aus 9 ist.
11 eine perspektivische Ansicht eines anderen Ausführungsbeispiels dieser Erfindung ist.
12 eine Explosionsansicht des Ausführungsbeispiels der 11 ist.
13 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels von jeder der 9 und 10 ist.
14 eine isolierte Ansicht der Achse und der Hülse, die im Ausführungsbeispiel der 11 und 12 gezeigt sind, ist.
15 eine seitliche Teilansicht des Ausführungsbeispiels der 11 und 12 ist
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 9 und 10 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Par von jedem der Elemente (ausgenommen Achse 7) für jede Seite des Fahrzeugs gezeigt um eine vollständige Aufhängung aufzubauen. Eine Seite der Aufhängung ist angebracht in konventioneller Weise an jedem des Paares der längs verlaufenden Rahmenschienen des Fahrzeugs (d. h. Rahmenschienen 9 in Anhänger 1, 1).
Die Erfindung findet weiter Anwendung in unterschiedlichen Fahrzeugen. Es ist diesbezüglich so zu verstehen, dass jede Ausrüstung einer Aufhängung, welche die oben beschriebenen Probleme sich zu eigen macht und bei welchem diese Erfindung zur Lösung dieser Probleme verwendbar ist, anzunehmender Weise innerhalb des Schutzbereichs dieser Erfindung liegen soll. Wie bereits festgestellt sind derartige Probleme teilweise offensichtlich in Aufhängungen mit führenden und führendem Balken (starr oder flexibel) und auf diese Weise findet diese Erfindung einheitliche und bevorzugte Anwendbarkeit in derartigen Anordnungen.
Insbesondere liegt die vorteilhafte Anwendung diesbezüglich bei der Schwerlast Fahrzeug und Anhängerindustrie, beispielhaft, bei Anwendungen, bekannt als „18-Räderer".
Mit weiterem Bezug auf die 9 und 10 beinhaltet die gezeigte Aufhängung Aufhängklammern 55, an denen Stoßdämpfer 57 an einem Ende montiert sind. Das andere Ende des Stoßdämpfers 57 ist auf der Seite des starren Balkens 59 befestigt. Der starre Balken 59 ist im Gegenzug lenkbar und elastisch an einem Ende an der Aufhängung 55 durch eine Schwenkanordnung 61 verbunden, welche Bolzenmittel 62 und elastisches Hülsenmittel 63 beinhaltet. Die elastische Hülse 63 hat Öffnungen 65 in ihrem Endbereich, wie gezeigt und beschrieben in US PS 4,166,640 . Tatsächlich ist die gesamte Schwenkanordnung 61 einschließlich der elastischen Hülse 63 bevorzugter Weise diejenige, die in dem oben genannten US PS 4, 166,640 offenbart ist.
Zwischen den Enden des Balkens 59, in dessen Seitenwänden, sind achsbegrenzende Öffnungen 67. Wie man sehen kann, sind die Öffnungen 67 nur geringfügig größer im Querschnitt als die Achse 7, so dass sie der Achse 7 erlauben hindurchzuschlüpfen oder durchgepresst zu werden. Die Querschnittsform der Öffnungen 67 passt diesbezüglich zu der von Achse 7. Auf diese Weise sind, wie gezeigt, die Öffnungen 67 rund, weil Achse 7 zylindrisch ist. Wenn Achse 7 rechtwinklig wäre, wären die Öffnungen 67 von einer dazu passenden rechteckigen Form usw.
Durch Anordnung der Achse 7 durch die Öffnungen 67 wie gezeigt, wird Achse 7 durch Balken 59 begrenzt. Bezüglich 13 kann Achse 7 dann starr am Balken 59 angebracht sein allein durch Zusammenschweißen der beiden mit einer kontinuierlichen 360 Grad Schweißnaht 105 um die Öffnung/Achsaufnahme, um spannungserhöhende Maßnahmen abhängig von Diskontinuitäten zu eliminieren. Achse 7 ist aufgrund sorgfältiger Ingenieurleistung dadurch relativ dick, um Torsionskräfte sicher aufzunehmen. Weiterhin minimiert die dicke Achse den Effekt von spannungserhöhenden Maßnahmen abhängig vom Schweißen, insbesondere entlang der unteren Flä che, Bereich Z in 13 gezeigt, angeordnet unter Spannung, abhängig von dem Biegemoment, welches durch die Vertikallasten erzeugt wird und von den Reifen durch das Achsaufhängungssystem auf den Fahrzeugrahmen übertragen wurde. Bei dieser Konstruktion können Torsionskräfte die Achse 7 im wesentlichen nicht unrund unter Spannung setzen und Spannungserhöhungen in der Achse, die anderer Weise aufgetreten sein können, werden eliminiert. Zusätzlich ist kein Bedarf für teure, hochgewichtige und wartungsverlangende U-Bolzen gegeben um die Achse mit den Balken zu verbinden. Der vorstehend offenbarte weiterhin wesentliche Langzeitbedarf der Technik wird hierdurch erfüllt.
Verbolzt auf der Spitze der Balken sind Luftbälge 69 von konventioneller Ausführung. Zusätzlich zur Vorsehung von luftbetriebenen Aufhängungen, in bekannter Weise, dienen sie auch als die andere Verbindung zwischen Balken und Rahmenschienen des Fahrzeugs (auch in bekannter Weise). Luftbälge 69 können von wirklichem konventionellen Design sein und an vielen Stellen oberhalb oder unterhalb der Achsenmittellinie in Übereinstimmung mit bekannten Kriterien für Fahrzeughöhe usw. angeordnet sein.
Die 9 und 10 zeigen das Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung, d. h. die Fähigkeit, den Bremsbetätigungsmechanismus am Balken anzubringen und auf diese Weise gänzlich jedes Schweißen oder jede andere Art von Anbringung an der Achse 7 zwischen den Balken zu vermeiden mit Ausnahme der starren Achsen-Balken-Verbindung. Die Achsen-Balken-Verbindung, wie oben beschrieben, ist starr. Das ist wichtig. Zur Sicherheit müssen die Bremskammern und die S-Nocken Bestandteile in derselben Position relativ zur Achse verbleiben oder die Bremsen können nicht sorgfältig sauber arbeiten. Durch die Verwendung eines einzigen elastischen Hülsenarengements nach US PS 4,166,640 , welches eine starre Achsen-Balken-Konstruktion (und ebenso einen starren Balken) erlaubt, wird der Balken jetzt eine bessere Stelle zur Anbringung der Bremsenkammer und der S-Nockenanordnung als die Achse nach Stand der Technik war, weil die spannungserhöhenden Maßnahmen abhängig von geschweißter Anordnung der Klammern an der Achse in einem Bereich hoher Torsionsspannungen eliminiert sind. Auf diese Weise kann bezüglich speziell zu 13 gesehen werden, dass die Luftbremskammer 27 an der rückwärtigen sichtbaren Wand 71 des Balkens 59 durch Bolzen 69 in Kammer 27 und Muttern 73 verbunden werden kann. Zusätzlich kann die S-Nockenlagerklammer 79, die den S-Nocken 83 unterstützt, jetzt an der Seitenwand 77 des Balkens 59 durch Bolzen 85 und Muttern 87 verbunden werden (siehe 10). Auf diese Weise werden die Bremskammer 27 und das S-Nockenlager 79 starr an dem Balken 59 angebracht und sind deshalb nicht direkt an die Achse 7 geschweißt, wobei sie hierdurch das Potential für spannungserhöhende Maßnahmen eliminieren, welche vorher in der Achse auftreten konnten durch Schweißen dieser Bremskomponenten an die Achse, trotzdem werden sie in konstanter Beziehung zur Achse aufgrund der starren Achsen-Balken-Verbindung aufrecht erhalten.
Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird in 11, 12, 14 und 15 gezeigt. Die hier verwendeten Elemente, die dieselben wie diejenigen sind, die in 9 bis 10 gezeigt sind, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. In diesem Ausführungsbeispiel wird erneut ein Paar von jedem der Elemente (Ausnahme Achse 7) für jede Seite des Fahrzeugs gezeigt, um eine vollständige Aufhängung aufzubauen. Eine Seite der Aufhängung ist in konventioneller Weise an jeder einzelnen des Paares von länglichen Rahmenschienen des Fahrzeugs (d. h. Rahmenschienen 9 in Anhänger 1 von 1) angebracht. Mit Bezug dann auf die 11 und 12 beinhaltet die gezeigte Aufhängung Aufhängklammern 55 mit Stoßdämpfern 57 die daran an einem Ende befestigt sind. Die anderen Enden der Stoßdämpfer 57 sind an der Seite des starren Balkens 59 angebracht. Der starre Balken 59 ist im Gegenzug verschwenkbar und elastisch an einem Ende der Aufhängvorrichtung 55 durch die Schwenkanordnung 61 angebracht, welche die Bolzenmittel 62 und die elastischen Hülsenmittel 63 beinhaltet. Die elastische Hülse 63 hat Öffnungen 65, in deren Endbereich, wie gezeigt und beschrieben in US PS 4,166,640 . Tatsächlich ist die gesamte Schwenkanordnung 61 einschließlich der elastischen Hülse 63 bevorzugter Weise so, wie in oben genannter US PS 4,166,640 offenbart ist.
Zwischen den Enden des Balkens 59 in dessen Seitenwänden sind achsbegrenzende Öffnungen 67 angeordnet. Wie man sehen kann, sind im Unterschied von dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, gezeigt in 9 bis 10, die Öffnungen 67 im Querschnitt größer als die Achse 7, um der Hülse 89 zu erlauben, hierdurch befestigt zu werden, wobei die Hülse zur Einfachheit der Herstellung aus einer oberen Hälfte 91 und einer unteren Hälfte 95 aufgebaut sein kann. Die Hülse 89 verstärkt die Achse 7 und wird verwendet wo immer es angebracht ist, weil schwere Lasten von der Aufhängung während des Gebrauchs getragen oder unterstützt werden müssen.
Wie am besten in 14 gezeigt, ist Hülse 89 an die Achse 7 durch Schweißen, Hartlöten, Löten oder adhäsives Verbinden angebracht.
Wenn der bevorzugte Prozess des Schweißens verwendet wird, muss aufgepasst werden, dass die Hülse nicht an der Achse angebracht wird in Bereichen von hohen Biegespannungen der Achse, d. h. entlang der Oberfläche der Achse gegenüberliegend der Fläche 97 der Hülse. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind deshalb Fenster 93 vorgesehen im oberen Hülsenbereich 91 und unteren Hülsenbereich 95 entlang einer Linie durch die Hülse parallel zur Längsachse des Fahrzeugs, zum Anschweißen an die Achse 7 vor und hinter der Achse 7 (siehe 12). Bezüglich 15 wird hierdurch das An schweißen entlang der unteren Fläche eliminiert, Fläche Y der Achse, welche die Fläche ist, die abhängig von Biegekräften maximaler Spannung ausgesetzt ist. 14 zeigt einen isolierten Anblick der Achse 7 mit Hülse 89 starr daran befestigt durch Anschweißen 101 entlang der Ecken des Fensters 93. Die Schweißnaht ist bevorzugter Weise kontinuierlich, so dass sie jegliche spannungserhöhende Faktoren durch Unterbrechungen der Schweißnaht eliminiert. Optionale Schweißnaht 130 kann an der gemeinsamen Stelle zwischen oberer Hälfte 91 und unterer Hälfte 95 der Hülse 89 gefertigt sein. Es soll auch festgestellt werden, dass bezüglich 14 und teilweise 15 die Hülse in innigem Kontakt über ihre gesamte innere Fläche entlang ihrer gesamten Länge mit der äußeren Fläche der Achse 7 ist. Es wurde herausgefunden, dass dieser Kontakt die Achsenlebensdauer maximiert. Durch Herstellung der Hülse 89 aus zwei Hälften kann die dichte Befestigung der Hülse 89 in voll innigem Kontakt mit Achse 7, wie beschrieben, leicht erreicht werden, durch derartige Techniken wie Zusammenpressen der beiden Hälften. Schrumpfbefestigung kann unter Verwendung einer einzelnen runden Hülse, falls gewünscht, angewendet werden.
Mit der starr an der Achse 7 befestigten Hülse 89 wird, wie oben beschrieben, die Achse und die Hülse durch die Öffnung 67 des Balkens 59 geschoben oder gepresst. Bezüglich 15 wird die Hülse 89 dann starr am Balken 59 angebracht durch Anschweißen der Hülse an dem Balken mit einer 360 Grad Schweißnaht 107 um die Öffnung/Hülse Kontaktfläche. Mit dieser Konstruktion wird das Potential für spannungserhöhende Faktoren in der Achse, die sonst auftreten können, sichtbar eliminiert, die Achslebensdauer wird maximiert durch nicht Schweißen an der unteren Oberfläche, Bereich Y von 15, bei einer Achse die maximaler Spannung abhängig von dem Biegemoment ausgesetzt wird, welches durch Vertikallasten von den Reifen durch die Achse und die Aufhängung zum Fahrzeugrahmen verursacht wird und Torsionskräfte können die Achse 7 im wesentlichen nicht unrund beanspruchen.
Wie im Ausführungsbeispiel der 9 und 10, werden konventionelle Luftbälge 69 oben am Balken 59 verbolzt und auf diese Weise eine luftgetragene Aufhängung vorgesehen, die als andere Verbindung des Balkens mit den Rahmenschienen des Fahrzeugs (alles im Stand der Technik bekannt) dient. Luftbälge 69 können von jeglichem konventionellen Design sein und an vielen Stellen oberhalb oder unterhalb der Achsmittenlinie angeordnet werden in Übereinstimmung mit bekannten Kriterien für Fahrzeughöhe usw.
Ebenfalls in 11 und 12 gezeigt ist ein Ausführungsbeispiel der 9 und 10, die Bremsanordnung einschließlich Luftkammer 27 und S-Nockenlager 79 können an dem Balken verbunden sein und auf diese Weise gänzlich jedes Schweißen oder andere Art von Anbringung an der Achse 7 vermeiden mit Ausnahme der starren Achsen-Hülsen-Verbindung. Noch einmal wird die wichtige starre Achsen-Balken-Verbindung aufrecht erhalten und durch die Verwendung einer einheitlichen elastischen Hülsenanordnung nach US PS 4,166,640 , welche eine starre Achsen-Balken-Verbindung erlaubt (und ebenso einen starren Balken), ist der Balken eine bessere Stelle zur Anbringung der Bremskammer und der S-Nockenanordnung als bei der Achse in Ausführungsbeispielen nach Stand der Technik, weil der relative Abstand zwischen den Achsen- und Bremsenkomponenten konstant ist.
Nach der oben gezeigten Offenbarung sind viele andere Merkmale, Modifikationen und Verbesserungen für den Fachmann erkennbar. Derartige Merkmale, Modifikationen und Verbesserungen sind aus diesem Grunde anzunehmender Weise Teil dieser Erfindung, deren Schutzumfang jetzt durch die folgenden Ansprüche bestimmt wird.

Claims

Ein achsentragendes Aufhängungssystem für ein Radfahrzeug, bei welchem externe Kräfte auf das Fahrzeug, an welchem besagtes Aufhängungssystem angebracht ist in Torsionskräften resultieren, die auf besagte Achse wirken, wobei besagtes Aufhängungssystem einen Bremsenbetätigungsmechanismus beinhaltet mit einer Bremsenkammer (27), einer S-Nockenanordnung mit einem S-Nockenlager (79), eine Spieleinstellvorrichtung, einen länglichen Balken (59), pneumatische Bälge (69) an besagtem Balken angeordnet, einen Aufhängebock (55) angeordnet an einem Ende besagten Balkens, Mittel zur starren Verbindung besagter Achse (7) mit besagtem Balken (59) und eine gelenkige Verbindung (61) für die elastische Verbindung besagten Balkens an besagtem Aufhängebock, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (85,87) vorgesehen sind, die auf besagtem Balken (59) angeordnet sind zur Befestigung besagten S-Nockenlagers (79) unmittelbar an besagtem Balken und Mittel (73, 99) zur unmittelbaren Anbringung besagter Bremskammer (27) an besagtem Balken.
Aufhängungssystem nach Anspruch 1, wobei besagte Mittel zur starren Befestigung besagter Achse (7) an besagtem Balken (59) eine Öffnung (67) in besagtem Balken vorsehen, welche im Wesentlichen besagte Achse umgibt und starr daran befestigt ist, um auf diese Weise besagte Achse daran zu hindern, eine Querschnittsform anzunehmen, die im Wesentlichen unterschiedlich von ihrer unbeanspruchten Form ist, sobald besagte Torsionskräfte darauf wirken.
Achsenaufhängungssystem nach Anspruch 2 weiter enthaltend Hülsen (89) die starr an und im Wesentlichen um besagte Achse angeordnet sind und wobei besagte Öffnung (67) in besagtem Balken im Wesentlichen besagte Hülse (89) umgibt und starr daran befestigt ist.
Achsaufhängungssystem nach Anspruch 3 wobei besagte Hülse (89) weiterhin Fenster (93) enthält, besagtes Fenster eine Ecke zum Schweißen (101) besagter Hülsen (89) an besagter Achse (7) derart aufweist, dass, wenn die Achse mit besagter Hülse durch Schweißen (101) entlang besagter Ecke verbunden ist, und keine andere, keine Schweißnaht an einer Stelle vorhanden ist, an welcher besagte Achse in besagter maximaler Spannung sitzt durch die auftretenden Biegekräfte.
Das Achsenaufhängungssystem nach Anspruch 3, bei welchem besagte starre Anbringung besagten Balkens (59) an besagten Hülsen (93) durch kontinuierliches Schweißen (107) 360° um besagte Hülsen (89) herum hergestellt ist.
Achsenaufhängungssystem nach Anspruch 1, bei welcher besagte Schwenkverbindung (61) zur elastischen Verbindung besagten Balkens (59) an besagtem Aufhängebock (55) elastische Mittel enthält mit einem unterschiedlichen Grad der balkenseitigen Auslenkung als der aufhängseitigen, wobei die besagten elastischen Mittel in einer entfernten Distanz von besagten Achsenverbindungsmitteln im Weg der Verbindungskräfte zwischen dem Balken und dem Aufhängebock angeordnet sind und im Wesentlichen elastisch sind, um betriebliche Auslenkungen als Antwort auf besagte Verbindungskräfte zu erlauben und gleichzeitig Längsbewegung ausreichend zu beschränken, um im Wesentlichen den Abstand zwischen dem Aufhängebock und den Achsverbindungsmitteln konstant aufrecht zu erhalten.
Achsenaufhängungssystem nach Anspruch 6, bei welchem die elastischen Mittel benachbart zum Aufhängebock sitzen.
Achsenaufhängungssystem nach Anspruch 7, bei welchem die elastischen Mittel eine unterschiedliche Federkonstante in der Vertikalen als in der Horizontalen aufweisen.
Achsenaufhängungssystem nach Anspruch 8, bei welchem die aufhängseitige Auslenkung der elastischen Mittel größer als die balkenseitige Auslenkung ist und die Federkonstante in der Vertikalen geringer als in der Horizontalen ist.
Achsenaufhängungssystem nach Anspruch 9, bei welchem die Schwenkverbindung (61) zur elastischen Verbindung des Aufhängebocks und dem Balken einen befestigten Stift (62) beinhaltet quer zur Richtung des länglichen Balkens und an besagtem Aufhängebock (55) befestigt und einen U-förmigen Metallzylinder (63) in dem besagter Stift (62) nicht rotierend sitzt und wobei besagte elastischen Mittel einen elastisches rohrförmiges Element (63) enthalten, dessen innere Oberfläche sicher in besagtem Metallzylinder derart gehalten ist, dass im Wesentlichen eine Schwenkbewegung um besagten Stift (62) innerhalb des elastischen Elements vorliegt.
Das Achsenaufhängungssystem nach Anspruch 7, bei welchem die Stiftverbindung (61) zur elastischen Verbindung der Aufhängvorrichtung mit dem Balken eine schwenkbare Verbindung beinhaltet, die an der Aufhängvorrichtung (53) angebracht ist und wobei besagte ela stische Mittel ein Element (63) beinhalten mit einem unterschiedlichen Grad an balkenseitiger Abweichung als aufhängseitig.
Das Achsenaufhängungssystem nach Anspruch 11, bei welchem der Aufhängebock (55) zwei transversal beabstandete Platten enthält und besagte Schwenkverbindung (61) zur elastischen Verbindung des Balkens (59) und der Aufhängklammer (55) einen befestigten Stift (62) der sich zwischen den Platten erstreckt und daran befestigt ist, wobei besagtes elastomeres Element sich um besagten Stift herum ausdehnt und von rohrförmiger Gestalt ist, wobei besagtes Element sicher bezüglich besagtem Stift (62) derart gehalten wird, dass im Wesentlichen alle Schwenkbewegungen um besagten Stift innerhalb des elastomeren Elements vorliegen.
Achsenaufhängungssystem nach Anspruch 12, bei welchem besagtes rohrförmiges elastomeres Element (63) dickwandig ist und die Sichtfläche jeder Wand an jedem Ende besagten Elements mit wenigstens einer Aushöhlung (65) versehen ist, die geeignet ist, einen geringeren Grad an Verschiebung balkenseitig als aufhängungsseitig in besagtem Element vorzusehen.
Achsenaufhängungssystem nach Anspruch 13, bei welchem zwei Aushöhlungen (65) in jeder Sichtseite besagten elastomeren Elements vorgesehen ist, voneinander beabstandet mit einem Vertikalabstand von besagtem befestigten Stift, um auf diese Weise einen größeren Grad an Verschiebung aufhängungsseitig als balkenseitig vorzusehen und eine größere Federrate in der horizontalen als in der vertikalen Richtung.