DE8702612U1 - Device for linking a rigid axle driven by a cardan shaft to the frame of a vehicle - Google Patents

Device for linking a rigid axle driven by a cardan shaft to the frame of a vehicle

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G9/00—Resilient suspensions of a rigid axle or axle housing for two or more wheels
    • B60G9/02—Resilient suspensions of a rigid axle or axle housing for two or more wheels the axle or housing being pivotally mounted on the vehicle, e.g. the pivotal axis being parallel to the longitudinal axis of the vehicle

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Description

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O&K Orenstein & Koppel Aktiengesellschaft Berlin O&K Orenstein & Koppel Aktiengesellschaft Berlin

PAT 2169PAT2169

Vorrichtung zürn Anlenken einer durch eine Gelenkwelle angetriebenen Starrachse am Rahmen eines Fahrzeuges Device for linking a rigid axle driven by a cardan shaft to the frame of a vehicle

Die Neuerung bezieht sich auf eine Vorrichtung entsprechend des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.The innovation relates to a device according to the preamble of patent claim 1.

Es ist bereits eine Vorrichtung zum Anlenken einer durch eine Gelenkwelle angetriebenen Starrachse am Rahmen eines Fahrzeuges mit Hilfe von Lenkelementen bekannt geworden, bei der ein starrer, Unförmiger Achslagerbock mit seinen beiden Schenkeln am Fahr-' zeugrahmen gelagert ist, wobei die beiden Lagerstellen auf einer gemeinsamen ideelen Querachse senkrecht zur Fahrzeuglängsachse liegen. ( "World Construction", September 1985, Anzeigenteil)A device for linking a rigid axle driven by a cardan shaft to the frame of a vehicle using steering elements has already become known, in which a rigid, bulky axle bearing block is mounted with its two legs on the vehicle frame, with the two bearing points lying on a common ideal transverse axis perpendicular to the vehicle's longitudinal axis. ("World Construction", September 1985, advertising section)

Der Nachteil einer derartigen scharnierartigen Aufhängung besteht darin, daß die Starrachse des Fahrzeuges keine Pendelbewegungen ausführen kann. Die Folgen sind; einseitige Stöße auf das Fahrzeug von der Achse her, die eine Drehbewegung um die Fahrzeugslängsachse bewirken. Damit erfahren, die in der Regel hochliegenden Fahrzeugteile, s. B. das Fahrerhaus, unerwünschte Querbeschleunigungen, die auf Bedienungspersonal unangenehm, als physiologische Belastung ihres Knochenbaus, insbesondere des Beckens, empfunden werden.The disadvantage of such a hinge-like suspension is that the rigid axle of the vehicle cannot perform any pendulum movements. The consequences are one-sided impacts on the vehicle from the axle, which cause a rotational movement around the vehicle's longitudinal axis. As a result, the vehicle parts that are usually high up, e.g. the driver's cab, experience undesirable lateral acceleration, which is unpleasant for the operating personnel and is perceived as a physiological strain on their bone structure, especially the pelvis.

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Die Aufgabe der Neuerung besteht darin, eine Starrachsenanlenkung an den Fahrzeugrahmen, mittels Lenkerelemento anzügeben, die auch PendeÜ^ewegungen der Achse zulassen und die weiterhin sicherstellen/ daß bei Wahrung lotrechter/ ggf. auf einem Kreisbogen verlaufender Bewegungsmöglichkeiten der Starrachse auf diese wirkende Querkräfte/ in Fahrzeugslängsrichtung wirkende Längskräfte und letztlich auch bei Fahrzeugbeschleunigungen auftretende Achsmomente auf den Fahrzeugrahmen übergeleitet werden. Insbesondere soll weiterhin ein möglichst geringer Abstand zwischen der Starrachse und dem Fahrzeuggetriebe, überbrückt durch die Antriebsgelenkwelle, erreicht werden.The purpose of the innovation is to attach a rigid axle to the vehicle frame using a linkage element that also allows for pendulum movements of the axle and that also ensures that, while maintaining vertical/or circular movement options for the rigid axle, transverse forces acting on it/longitudinal forces acting in the vehicle's longitudinal direction and ultimately axle moments occurring during vehicle acceleration are transferred to the vehicle frame. In particular, the smallest possible distance between the rigid axle and the vehicle transmission, bridged by the drive shaft, should continue to be achieved.

Eine Lösung der vorstehenden Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 erreicht.The above object is achieved by the characterizing features of patent claim 1.

Die Merkmale der Unteransprüche stellen Weiterbildungen der Erfindung dar.The features of the subclaims represent further developments of the invention.

Der Vorteil der Neuerung besteht darin, daß eine derartig angetriebene Starrachse auch Pendelbewegungen ausführen kann, denen erst verzögert nach Maßgabe der Trägheit der beteiligten Massen, die von der Starrachse, ggf. über Federelemente getragenen Fahrzeugteile, gedämpft folgen. Darüber hinaus läßt sich mit der offenbarten Anlenkung eine geringe Gesamteinbaulänge der Anlenkvorrichtung verwirklichen. Damit kann der Abstand zwischen dem Fahrzeuggetriebe und der Starrachse kürztmöglich ausgeführt werden. Die ihn überbrückende, die Starrachse antreibende Gelenkwelle kann extrem kurz ausgeführt sein, wodurch sich bei Achsbewegungen für diese kleinen Beugungswinkel und nur geringe Längenänderungen ergeben. Die Gelenkwelle führt dabei eine sogenannte W-Bewegung aus.The advantage of the innovation is that a rigid axle driven in this way can also perform pendulum movements, which only follow with a delay depending on the inertia of the masses involved, which are dampened by the vehicle parts supported by the rigid axle, possibly via spring elements. In addition, the disclosed linkage allows a short overall installation length of the linkage device. This means that the distance between the vehicle transmission and the rigid axle can be made as short as possible. The cardan shaft that bridges it and drives the rigid axle can be made extremely short, which means that small deflection angles and only small changes in length result for these axle movements. The cardan shaft executes a so-called W-movement.

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Ein entscheidender Vorteil einer vorbeschriebenen Vorrichtung mit einem kurzen Abstand zwischen der Vorderachse und dem Verteilergetriebe ist insbesondere für den Vorderachsantrieb von knickrahmengelankten schweren Baufahrzeugen zu erkennen,da auf dieser Weise bei Kurvenfahrt ein Beitrag zur Erhöhung der Standsicherheit gegeben ist*A decisive advantage of a device described above with a short distance between the front axle and the transfer case is particularly evident for the front axle drive of heavy construction vehicles with articulated frames as this contributes to increasing stability when cornering*

Anhäuu eirieS in SeE Zeichnung sShöiüäfciSCh SäryöScellceü Ausführungsbeispieles wird im folgenden die Neuerung näher erläutert.Accumulation of the sea drawing of the sea surface. The innovation is explained in more detail below using an example of an implementation.

Die Fig. 1 verdeutlicht in symbolischer abstrahierter Darstellung undFig. 1 illustrates in symbolic abstract representation and

die Fig. 2 und 3 die Vorrichtung zum Anlenken einer Starrachse am Rahmen eines Fahrzeuges in praxisnaher Ausführung. Die Fig. 4 zeigt ein Anwendungsbeispiel.Fig. 2 and 3 show the device for attaching a rigid axle to the frame of a vehicle in a practical design. Fig. 4 shows an application example.

In der Fig. 1 ist die räumliche Anordnung der vier vorgesehenen Lenkelemente zu erkennen. Es ist jeweils rahmenseitig das eine Ende der Einzellenker 1 und 2 und der Dreiteckslenker 3 und 4 in Lagern 5, 6, 7 und 8 auf einer cjameinsamen ideelen Querachse 9 senkrecht zur Fahrzeugslängsachse 1o vorgesehen. Andernends sind die Lenkelemente an das Achsgehäuse 11 geführt; die Einzellenker 1 und 2 an den radnahen Bereich, etwa in Richtung des Höhenniveaus der Achsmittellinie 16. Die beiden weiteren Lenkelemente, die mit der Querachse 9 als Basis einen Dreiecklenker bilden, sind mit ihren anderen Enden zu einem gemeinsamen sphärischen Lagerpunkt 12 am Achsgehäuse 11 der Starrachse zusammengeführt. Dieser liegt, wie die Zeichnung verdeutlicht, im Fahrzeugrnittelachslängsbereich möglichst weit oberhalb der Achsanlenkpunkte der Einzellenker 1 und 2. um ihn ist die Starrachse pendelbewegbar.The spatial arrangement of the four steering elements provided can be seen in Fig. 1. One end of the individual links 1 and 2 and the triangular links 3 and 4 are provided on the frame side in bearings 5, 6, 7 and 8 on a common ideal transverse axis 9 perpendicular to the vehicle's longitudinal axis 10. The other ends of the steering elements are guided to the axle housing 11; the individual links 1 and 2 to the area near the wheel, approximately in the direction of the height level of the axle center line 16. The two other steering elements, which form a triangular link with the transverse axis 9 as a base, are brought together with their other ends to form a common spherical bearing point 12 on the axle housing 11 of the rigid axle. As the drawing shows, this is located in the vehicle's center axle longitudinal area as far as possible above the axle pivot points of the individual links 1 and 2. The rigid axle can swing around it.

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Die Querachse 9 schneidet die Gelenkwelle 13 senkrecht, etwa im halben Abstand der Kreuzgelenke 14 und 15 des Getriebes und der Starrachse im Kreuzungsbereich 17.The transverse axis 9 intersects the universal joint shaft 13 vertically, approximately halfway between the universal joints 14 and 15 of the gearbox and the rigid axle in the intersection area 17.

Nach der Darstellung durch die Fig. 1 ist erkennbar, daß die horizontalen Ebenen einerseits durch den sphärischen Lagerpunkt 12 und andererseits durch die Arilenkpunkte der Einzellenker 1 und 2 an das Achsgehäuse einen Abstand auf-According to the representation in Fig. 1, it can be seen that the horizontal planes are spaced apart on the one hand by the spherical bearing point 12 and on the other hand by the articulation points of the single-cell cores 1 and 2 on the axle housing.

!; weisen. Dieser ist größtmöglich gewählt, durch eine möglichst!; This is chosen as large as possible, through a

große lotrechte Entfernung des sphärischen Lagerpunktes 12 über der Achsmittellinie 16. Auf diese Weise ist erreicht, daß die Dreiecklenker 3 und 4 nur gering belastet werden, wenn sie Momente der Starrachse abzufangen haben* Weißt die Starrachse, wie es in der Regel der Fall ist, ein Differentialgehäuse auf, so wird man den sphärischen Lagerpunkt 12 an einem der Extrempunkte des Differentialgehäuses, vorzugsweise an dem oberen, vorsehen. Aus der Fig. 1 wird bereits erkennbar, daß eine seitliche Projizierung im Richtung der Achsmittellinie 16 auf eine lotrechte Ebene in der Fahrzeugslängsachse 1o den Einzellenker 1 und den Dreieckslenker 3 als ein Dreieck abbildet, dessen dem spitzen Winkel an der Querachse 9 gegenüber erkennbare Seite, Folgerungen für eine möglichst geeignete Momentenübertragung durch die Dreiecklenker 3 und 4 zuläßt. Direkt dargestellt sind die beschriebenen Konturen in einer späteren Figur.large vertical distance of the spherical bearing point 12 above the axle center line 16. In this way it is achieved that the wishbones 3 and 4 are only slightly loaded when they have to absorb moments from the rigid axle* If the rigid axle has a differential housing, as is usually the case, the spherical bearing point 12 will be provided at one of the extreme points of the differential housing, preferably at the upper one. From Fig. 1 it is already clear that a lateral projection in the direction of the axle center line 16 onto a vertical plane in the vehicle's longitudinal axis 1o depicts the single link 1 and the wishbone 3 as a triangle, the side of which can be seen opposite the acute angle on the transverse axis 9, allows conclusions to be drawn for the most suitable moment transmission by the wishbones 3 and 4. The contours described are shown directly in a later figure.

Zur räumlichen Orientierung für den Betrachter sind links und rechts des Achsgehäuses 11, Fahrzeugräder 18 und 19 angedeutet. To provide spatial orientation for the viewer, vehicle wheels 18 and 19 are indicated to the left and right of the axle housing 11.

Die Fig. 2 und 3 veranschaulichen in Drauf- und Seitenansicht eine praxisnahe Ausführungsform der Vorrichtung zum Anlenken einer Starrachse am Rahmen eines Fahrzeuges.Fig. 2 and 3 illustrate in top and side views a practical embodiment of the device for linking a rigid axle to the frame of a vehicle.

Es ist der Fahrzeugrahmen mit 2o bezeichnet. An das Achsgehäuse 11 sind gesonderte Lagervorrichtungen 21 und 22 zur Aufnahme der Einzellenkerendlager angelenkt. Auch aus dieser Darstellung geht klar hervor, daß die Lager 5, 6, 7 und 8 auf der Linie der ideelen Querachse 9 liegen.The vehicle frame is designated 2o. Separate bearing devices 21 and 22 are hinged to the axle housing 11 to accommodate the individual link end bearings. This illustration also clearly shows that the bearings 5, 6, 7 and 8 lie on the line of the ideal transverse axis 9.

Die Darstellung der Fig.3 in Seitenansicht gibt darüber hinaus Aufschluß, " daß der Einzellenker 1, wie entsprechend der Einzellenker 2, von der Querachse 9 in Richtung des Niveaus der Achsmittellinie an das Achsgehäuse 11 geführt ist.The representation of Fig. 3 in side view also provides information that the single link 1, like the single link 2, is guided from the transverse axis 9 in the direction of the level of the axle center line to the axle housing 11.

Die Fig. 4 veranschaulicht in einer Seitenansicht den Einsatz der Starrachse als Vorderachse eines knickrahmengelenkten Muldenkippers-Baufahrzeuges. Der entscheidende Beitrag zur Sicherstellung der Standfestigkeit des Fahrzeuges läßt.sich durch eine Minimierung der Distanz zwischen der knickgelenkten Achse 24 und der Lotrechten 25Fig. 4 shows a side view of the use of the rigid axle as the front axle of an articulated dump truck construction vehicle. The decisive contribution to ensuring the stability of the vehicle can be made by minimizing the distance between the articulated axle 24 and the vertical 25

die
durch ÄChsmittellinie 16 verwirklichen. Voraussetzung dafür ist ebenfalls eine Minimierung des Abstandes zwischen dem Getriebe 26 und der Achsmittellinie 16, wofür die neue-* rungsgemäße Vorrichtung eine Lösung bietet*the
through the axle center line 16. A prerequisite for this is also a minimization of the distance between the gear 26 and the axle center line 16, for which the new device offers a solution*

Auf das bereits vorstehend bezug genommene Dreieck, bestehend aus dem Einzellenker 1, ;dem Dreieckslenker 3, beide ausgehend von der Querachse 9, mit der Verbindung 27 als dritter Seite "in projizierterAbbildung sei insofern nocheinmäl eingegangen, als daß durch die Darstellung in dieser Figur leicht erkennbar wird, daß auf die Starrachse wirkende Moment um so leichter von den Dreieckslenkern 3 und 4 aufgenommen Werden können, j© größer der senkrechte Abstand vom Anlenkpunkfe des Einzellenkers 1 an das Achsgehäuse 11 zum sphärischen Lagerpunkt ist.The triangle already referred to above, consisting of the single link 1, the wishbone 3, both starting from the transverse axis 9, with the connection 27 as the third side "in a projected illustration, should be discussed again insofar as the representation in this figure makes it easy to see that the moment acting on the rigid axle can be absorbed more easily by the wishbones 3 and 4, the greater the vertical distance from the articulation point of the single link 1 on the axle housing 11 to the spherical bearing point.

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Die auf die Starrachse wirkenden Querkräfte werden überwiegend auch durch die Dreiecklenker 3 und 4 auf den Rahmen übertragen, während die Längskräfte von den Einzellenkern 1 und 2 aufgenommen und weitergeleitet werden.The transverse forces acting on the rigid axle are mainly transferred to the frame by the wishbones 3 and 4, while the longitudinal forces are absorbed and transmitted by the single-cell cores 1 and 2.

Letztlich läßt diese Figur für den Fall des Einsatzes der neuerungsgemäße Starrachse als angetriebene Vorderachse eines Baufahrzeuges deutlich werden, daß bei einer eingebauten Pendelachse der hoch darüber sitzende Fahrzeugführer weitgehend von Querbeschleunigungen entlastet bleibt.Ultimately, this figure makes it clear that when the new rigid axle is used as the driven front axle of a construction vehicle, the driver sitting high above it is largely relieved of lateral accelerations when a swing axle is installed.

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Bezeichnung der Bezugsziffern Designation of reference numbers

11 EinzellenkerSingle handlebar 22 EinzellenkerSingle handlebar 33 DreiecklenkerWishbone 44 DreiecklenkerWishbone 55 Lagercamp 66 Lagercamp 77 Lagercamp 88th Lagercamp 99 QuerachseTransverse axis 1o1o F ahr &zgr; euglängs achseDriving longitudinal axis 1111 AchsgehäuseAxle housing 1212 sphärischer Lagerpunktspherical bearing point 1313 GelenkwelleCardan shaft 1414 Kreuzgelenkuniversal joint 1515 Kreuzgelenkuniversal joint 1616 AchsmittellinieAxle centerline 1717 KreuzungsbereichIntersection area 1818 FahrzeugradVehicle wheel 1919 FahrzeugradVehicle wheel 2o2o FahrzeugrahmenVehicle frame 2/2/ LagervorrichtungStorage device 2222 LagervorrichtungStorage device 2323 FederelementSpring element 2424 KnickgelenkachseArticulated axle 2525 LotrechtePerpendicular 2626 Getriebetransmission 2727 VerbindungConnection

Claims (8)

&igr; · ·■ *· <■ · ti&igr; · ·■ *· <■ · ti &psgr; &bgr; a · · · · a ψ β a · · · · a &Ogr;&&Kgr; Qrenstein & Koppel Aktiengesellschaft Berlin &Ogr;&&Kgr; Qrenstein & Koppel Aktiengesellschaft Berlin PAT 2169 ANSPRÜCHEPAT 2169 CLAIMS Ii. Vorrichtung zum Anlenken einer durch eine Gelenkwelle angetriebenen Starrachse am Rahmen eines Fahrzeuges mit Hilfe von Lenkelementen, deren jedes eine Ende eine rahmenseitige Lagerung auf einer allen Lagern gemeinsamen ideellen Querachse senkrecht zur Fahrzeuglängsachse aufweist und bei der die Querachse die Gelenkwelle im halben Abstand zwischen den Kreuzgelenken der Getriebeachse und der Starrachse senkrecht schneidet mid bei der die Starrachse durch Federelemente mit dem getragenen Fahrzeugteil verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß vier Lenker vorgesehen sind, von denen zwei, je ein Einzellenker 1 und 2 auf jeder Fahrzeugseitv.., im radnahen Bereich mit ihrem anderen Ende an das Achsgehäuse 11 der Starrachse angelenkt sind, und von denen die beiden weiteren Lenkelernente, Dreiecklenker 3 und 4, mit der Querachse 9 als Basis einen dreieckigen Lenker bildend, mit ihren anderen Enden zu einem gemeinsamen sphärischen Lagerpunkt 12 an das Achsgehäuse 11 im Bereich der Fahrzeuglängsachse 1o geführt sind. Ii. Device for linking a rigid axle driven by a cardan shaft to the frame of a vehicle with the aid of steering elements, each end of which has a frame-side bearing on an ideal transverse axis common to all bearings perpendicular to the vehicle's longitudinal axis and in which the transverse axis intersects the cardan shaft perpendicularly at half the distance between the universal joints of the transmission axle and the rigid axle and in which the rigid axle is connected to the supported vehicle part by spring elements, characterized in that four links are provided, two of which, one individual link 1 and 2 on each side of the vehicle, are linked with their other end to the axle housing 11 of the rigid axle in the area near the wheel, and of which the two further steering elements, triangular links 3 and 4, forming a triangular link with the transverse axis 9 as a base, are guided with their other ends to a common spherical bearing point 12 on the axle housing 11 in the area of the vehicle's longitudinal axis 1o. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Starrachse um den sphärischen Lagerpunkt 12 pendelbewegbar vorgesehen ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the rigid axle is provided so as to be able to swing around the spherical bearing point 12. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bedden Einzellenker 1 und 2 etwa in Höhe einer horizontalen Ebene durch die Achsmitteilinie 16 am Achsgehäuse 11 gelagert sind.3. Device according to claim 1, characterized in that the two individual links 1 and 2 are mounted on the axle housing 11 approximately at the height of a horizontal plane through the axle center line 16. ■■··■■·· 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Achsgehäuse 11, je eine gesonderte Lagervorrichtung 21 und 22 zur Aufnaihrne der Einzellenkerendlager vorgesehen ist«4. Device according to claim 3, characterized in that on the axle housing 11, a separate bearing device 21 and 22 is provided for receiving the individual link end bearings. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß5. Device according to claim 1, characterized in that L eine horizontale Ebene einerseits durch den sphärischenL is a horizontal plane on the one hand through the spherical &rgr; Lagerpunkt 12 und andererseits eine durch die Einzellenkerlagerungen am Achsgehäuse 11 / gegeneinander eißsn Abstand aufweisen. &rgr; bearing point 12 and on the other hand a distance from each other through the individual link bearings on the axle housing 11 / . 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand größtmöglich, etwa gleich der lotrechten Entfernung zwischen der horizontalen Ebene durch die Achsmittellinie 16 uiad dem äußersten oberen Achsgehäusepunkt im Bereich der Fahrzeuglängsachse 1o, gewählt ist.6. Device according to claim 5, characterized in that the distance is selected to be as large as possible, approximately equal to the vertical distance between the horizontal plane through the axle center line 16 and the outermost upper axle housing point in the region of the vehicle's longitudinal axis 1o. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5 mit einem achsmittigem Differentialgetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß das sphärische Lager 12' am Differentialgetriebegehäuse angeordnet ist.7. Device according to claim 5 with an axially centered differential gear, characterized in that the spherical bearing 12' is arranged on the differential gear housing. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rahmenseitigen Lagerungen 6 und 7 der Dreiecklenker 3 Und 4 zwischen den Lagern 5 und 8 der Einzellenker 1 und vorgesehen sind.8. Device according to claim 1, characterized in that the frame-side bearings 6 and 7 of the wishbones 3 and 4 are provided between the bearings 5 and 8 of the individual links 1 and .
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