NO873007L

NO873007L - WHEEL MOUNTING DEVICE.

Info

Publication number: NO873007L
Application number: NO87873007A
Authority: NO
Inventors: Svein O Hansen; Borgar Hustveit
Original assignee: Svein O Hansen; Borgar Hustveit
Priority date: 1987-07-17
Filing date: 1987-07-17
Publication date: 1989-01-18
Also published as: NO873007D0

Description

ANORDNING VED HJULOPPHENGWHEEL SUSPENSION DEVICE

OPPFINNELSENS OMRÅDEFIELD OF THE INVENTION

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning ved hjuloppheng for et kjøretøy, omfattende et nav for et hjul med et innebygget bremsesystem, samt en girsammenstilling for overføring av drivkrefter til hjulnavet som bærer et drivhjul. The present invention relates to a device for wheel suspension for a vehicle, comprising a hub for a wheel with a built-in braking system, as well as a gear assembly for transferring drive forces to the wheel hub carrying a drive wheel.

TEKNIKKENS STILLINGSTATE OF THE ART

Fra US patentskrift 4.576.256 er der kjent et nav for et hjul med et innebygget bremsesystem, idet hjulet kan brukes på industrielle kjøretøyer, landbruksmaskiner, etc. I til-legg til at der er anordnet en bremsesammenstilling, omfatter også hjulnavet en girsammensetning som er innrettet til å redusere hastigheten for det hule legeme som bærer hjulet, til en aksepterbar verdi, samtidig som girsammensetningen vanligvis omfatter en flerehet av planethjul, dvs. en pla-netveksel. Imidlertid er den kjente anordning oppbygget slik at lagring, brems og planetgir er anordnet etter hverandre i en hovedsakelig horisontal retning, slik at byggemålet for det endelige nav eller navhus, blir meget bredt i forhold til det hjul som skal bæres av navhuset. Denne kjente teknikk gir således ikke anvisning på en kompakt og smal opp-bygning av et hydraulisk drevet hjulnav, enn si et opphengningssystem med fjæring og styring som kan samvirke med en spesielt kompakt konstruksjon. From US patent 4,576,256 there is known a hub for a wheel with a built-in brake system, as the wheel can be used on industrial vehicles, agricultural machines, etc. In addition to a brake assembly being arranged, the wheel hub also includes a gear assembly which is adapted to reduce the speed of the hollow body carrying the wheel to an acceptable value, while the gear assembly usually comprises a plurality of planetary gears, i.e. a planetary gear. However, the known device is constructed so that the bearing, brake and planetary gear are arranged one behind the other in a mainly horizontal direction, so that the construction dimension of the final hub or hub housing is very wide in relation to the wheel to be carried by the hub housing. This known technique thus does not provide instructions for a compact and narrow build-up of a hydraulically driven wheel hub, let alone a suspension system with suspension and steering which can cooperate with a particularly compact construction.

Fra DE Offenlegungschrift 2.533.611 er der kjent en hjul-drivanordning som også omfatter en hydraulisk motor, men hvor den hydrauliske motor er bygget på lang avstand fra kule-lagrene, samtidig som alle de elementer som inngår i hjuldrivanordningen, er anordnet rådvis etter hverandre, slik at den totale anordning får et lengst mulig byggemål i From DE Offenlegungschrift 2,533,611 there is known a wheel drive device which also includes a hydraulic motor, but where the hydraulic motor is built at a long distance from the ball bearings, while all the elements included in the wheel drive device are arranged one after the other , so that the overall device has the longest possible construction dimension i

drivaksens retning.direction of the drive axis.

Fra DE Offenlegungschrift 2.623.757 er der kjent en kompakt drivenhet som fortrinnsvis brukes til drift av et hjul eller en utgangsdel i forhold til en basis eller en ramme på et kjøretøy. I denne drivenhet inngår der en hydraulisk motor, såvel som en skivebrems, en første lagring, en frikopling, en planetdrift, samt en annen opplagring, men alle disse elementer er sideveis anordnet, noe som gir et meget stort byggemål. Riktignok blir det i nevnte DE publikasjon angitt at for å gjøre dimmensjonene av den kjente drivenhet så små som mulig, er de forskjellige tannhjulsanordninger tildannet på en spesiell måte, men denne måte gir ikke tilstrekkelig smalt byggemål, samtidig som der ifølge den kjente teknikk er anordnet en "utenpåliggende" skivebrems. From DE Offenlegungschrift 2,623,757 there is known a compact drive unit which is preferably used for driving a wheel or an output part in relation to a base or a frame of a vehicle. This drive unit includes a hydraulic motor, as well as a disc brake, a first bearing, a release coupling, a planetary drive, and another storage bearing, but all these elements are arranged laterally, which gives a very large construction target. Admittedly, it is stated in the aforementioned DE publication that in order to make the dimensions of the known drive unit as small as possible, the various gear arrangements are formed in a special way, but this way does not provide sufficiently narrow dimensions, while according to the known technique there is arranged an "external" disc brake.

Fra GB patentskrift 1.156.011 er der kjent et motorisert hjul, hvor motoren driver hjulet via et episyklisk hastig-hetsreduksjonsgir med planet-virkning, samtidig som der er foreslått et gaffeloppheng for hjulet. From GB patent document 1,156,011, a motorized wheel is known, where the motor drives the wheel via an epicyclic speed reduction gear with planetary action, while a fork suspension for the wheel is proposed.

Fra GB patentsøknad 2.106.461 er der kjent drift av et enk-elt hjul for kommersielle kjøretøyer, idet hjulet blir drevet ved hjelp av en girmekanisme som på sin side drives av en koaksial drivaksel forbundet med en hydraulisk motor. I drivenheten er motoren fast forbundet med en indre del som et ytre hus som danner hjulnavet, er dreibart montert på. Anordningen omfatter også et såkalt "step planet gear", idet akselen for dette gir løper parallelt med aksen for driv-akselen. Imidlertid vil den kjente drivanordning med sitt hus omfatte to kulelagre mellom husets yttervegger og et stasjonært nav, dvs. man vil her få et stort byggemål, samtidig som man står uten mulighet for å bytte ut kulelagrene ved f.eks. slitasje. Videre vil der ved den kjente drivenhet forekomme en gjennomgående drivaksel for å gi bedre plass til hydraulikkmotoren, men drivenheten omfatter ingen brems, og gir ingen anvisning på en kuleopplagring med bare en kulerad, eller på en hensiktsmessig opplagring av drivenheten. From GB patent application 2,106,461 there is known operation of a single wheel for commercial vehicles, the wheel being driven by means of a gear mechanism which in turn is driven by a coaxial drive shaft connected to a hydraulic motor. In the drive unit, the motor is fixedly connected to an inner part on which an outer housing forming the wheel hub is rotatably mounted. The device also includes a so-called "step planet gear", as the shaft for this gear runs parallel to the shaft for the drive shaft. However, the known drive device with its housing will include two ball bearings between the outer walls of the housing and a stationary hub, i.e. one will get a large construction target here, while at the same time one is left without the possibility of replacing the ball bearings by e.g. wear and tear. Furthermore, with the known drive unit, there will be a continuous drive shaft to provide more space for the hydraulic motor, but the drive unit does not include a brake, and gives no indication of a ball bearing with only one row of balls, or of an appropriate bearing of the drive unit.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSENSUMMARY OF THE INVENTION

Til grunn for den foreliggende oppfinnelse ligger den opp-gave å fremstille hydraulisk drevne hjulnav med innebygget brems og integrert i et opphengningssystem med fjæring og styring på en måte som gir en spesielt kompakt konstruksjon. The present invention is based on the task of producing hydraulically driven wheel hubs with built-in brakes and integrated into a suspension system with suspension and steering in a way that provides a particularly compact construction.

Med andre ord går oppfinnelsen ut på en konstruksjon for anvendelse til kompaktbygde anleggsmaskiner og nyttekjøre-tøyer, spesielt ved driving av tunneler med små tverrsnitt, hvor der for oppfyllelse av de nødvendige krav til lastekapasitet og kjørehastighet, fremkommer visse krav til at alle hjul i utgangspunktet må ha: In other words, the invention concerns a construction for application to compact construction machines and utility vehicles, especially when driving tunnels with small cross-sections, where in order to fulfill the necessary requirements for load capacity and driving speed, there are certain requirements that all wheels initially must have:

1. Hydraulisk hjuldrift.1. Hydraulic wheel drive.

2. Spesialtilpasset girutveksling.2. Specially adapted gear exchange.

3. Brems.3. Brake.

4. Spesialtilpasset hjullager.4. Specially adapted wheel bearing.

5. Fjæring.5. Suspension.

6. Støtdempning.6. Shock absorption.

7. Styring.7. Management.

Et trekk ved den foreliggende oppfinnelse går således ut på å fremskaffe hydrostatiske hjuldrifter som kan oppfylle de ovenfor angitte kapasitetskrav, eller sagt med andre ord å gi anvisning på en konstruksjon hvor alle de syv krav ligger innebygget. Dessuten tas der ifølge oppfinnelsen sikte på å fremskaffe meget begrensede dimensjoner, som er en vektig forutsetning for å etterkomme kravene til plass/volum for lastekapasitet innfor små yttermål. A feature of the present invention is thus to provide hydrostatic wheel drives which can meet the capacity requirements stated above, or in other words to provide instructions for a construction in which all seven requirements are built in. Furthermore, according to the invention, the aim is to provide very limited dimensions, which is an important prerequisite for complying with the requirements for space/volume for loading capacity for small outer dimensions.

Ifølge oppfinnelsen løses oppgavene ved en anordning av den innledningsviste art, som ifølge oppfinnelsen erkarakterisert vedat hjullageret er anordnet rundt bremsesystemet og sammen med dette er bygget inn i hjulnavet. According to the invention, the tasks are solved by a device of the type shown in the introduction, which according to the invention is characterized by the fact that the wheel bearing is arranged around the brake system and together with this is built into the wheel hub.

Fortrinnsvis kan hjullageret da utgjøres av en kuleopplagring med bare én kulerad. Alternativt kan hjullageret ut-gjøres av andre typer lagre som gir samme innbygningsmessige Preferably, the wheel bearing can then consist of a ball bearing with only one row of balls. Alternatively, the wheel bearing can be made up of other types of bearings that provide the same built-in properties

fortrinn.advantage.

F.eks. kan hjullageret utgjøres av et svingkranslager som kan oppta krefter i flere retninger. E.g. the wheel bearing can be made up of a slewing ring bearing that can absorb forces in several directions.

Hensiktsmessig kan hjullageret være montert som en utskiftbar enhet, f.eks. ved hjelp av skruer. Conveniently, the wheel bearing can be mounted as a replaceable unit, e.g. using screws.

En hensiktsmessig utførelsesform for hjullageret kan være et såkalt 4-punkts kulelager. A suitable design for the wheel bearing can be a so-called 4-point ball bearing.

Til hjullageret og bremsesystemet som er bygget rundt hverandre, kan der være anordnet en fortrinnsvis hydraulisk drivmotor. Hjulnavet er opphengt fjærende og dreibart i forhold til kjøretøyets chassis. For the wheel bearing and the brake system, which are built around each other, a preferably hydraulic drive motor can be arranged. The wheel hub is spring-suspended and rotatable in relation to the vehicle's chassis.

Den fjærende opphengning omfatter et pendeloppheng med et første element som omfatter en fortrinnsvis hydraulisk sylinder med innelukket fluidum f.eks. gass, og et andre element omfattende en pendelarm som også opptar driv- og bremsebelastninger ved drift av kjøretøyet. The springy suspension comprises a pendulum suspension with a first element comprising a preferably hydraulic cylinder with enclosed fluid, e.g. gas, and a second element comprising a pendulum arm which also takes up driving and braking loads when operating the vehicle.

Nevnte hydrauliske sylinder kan hensiktsmessig omfatte et hydraulisk "by-pass" system for støtdempning. Said hydraulic cylinder can appropriately include a hydraulic "by-pass" system for shock absorption.

Med andre ord oppnår man de ovenfor angitte hensikter ved et hjullager som omslutter bremsen, samtidig som der er anordnet en brakett for fjæroppheng som omslutter hydraulikkmotoren, og en vridbar opplagring med fjæring for enheten. In other words, the above purposes are achieved by a wheel bearing that encloses the brake, while at the same time there is a bracket for spring suspension that encloses the hydraulic motor, and a rotatable support with suspension for the unit.

Sammen med en spesielt kompakt konstruksjon av planetvekselen, gir de ovenfor angitte detaljer spesielt gunstige byggemål, samtidig som den sammenbygde enhet gir styring og fjæring/ støtdempning. Together with a particularly compact construction of the planetary gearbox, the above-mentioned details provide particularly favorable building dimensions, while the combined unit provides steering and suspension/shock absorption.

KORT OMTALE AV TEGNINGSFIGURENEBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING FIGURES

Den foreliggende oppfinnelse vil i det følgende bli beskre- vet nærmere under henvisning til tegningene som viser foretrukne utførelsesformer. Fig. 1 viser et snitt gjennom en del av en lastetruck hvor hjulopphenget i henhold til den foreliggende oppfinnelse er innlemmet. Fig. 2 viser i nærmere detalj enkeltheter ved den foreliggende anordning. The present invention will be described in more detail below with reference to the drawings showing preferred embodiments. Fig. 1 shows a section through part of a loading truck where the wheel suspension according to the present invention is incorporated. Fig. 2 shows details of the present device in more detail.

Fig. 3 viser i større målestokk detaljer ved fig. 2.Fig. 3 shows on a larger scale details of fig. 2.

OMTALE AV FORETRUKNE UTFØRELSESFORMERDISCUSSION OF PREFERRED EMBODIMENTS

På fig. 1 som viser et snitt gjennom en lastetruck som omfatter anordninger ved et hjuloppheng i henhold til den foreliggende oppfinnelse, og på fig. 2 og 3 som viser i større målestokk detaljer ved anordningen betegner henvisningstall 10 en drivmotor, hensiktsmessig en hydraulikkmo-tor, som i og for seg kan være av en type som er tilgjenge-lig på markedet. In fig. 1 which shows a section through a loading truck which includes devices for a wheel suspension according to the present invention, and in fig. 2 and 3 which show on a larger scale details of the device, reference number 10 denotes a drive motor, suitably a hydraulic motor, which in and of itself can be of a type that is available on the market.

Henvisningstall 2 betegner et gir, f.eks. et planetgir som f.eks. har to steg, og som er spesialkonstruert både ut fra kravene til plass og utvekslingsforhold, samtidig som det er tilpasset forutsatt drivkraft og kjørehastighet ved den aktuelle konstruksjon. Reference number 2 denotes a gear, e.g. a planetary gear such as has two stages, and which is specially designed both based on the requirements for space and gear ratio, while at the same time it is adapted to the assumed driving force and driving speed of the construction in question.

Henvisningstall 3 betegner en stopp- og parkeringsbrems, og denne avlastes hydraulisk og aktiveres av fjærtrykk. Den er av egen spesialtilpasset konstruksjon, idet der er tatt sikte på den generelle tilpasning til de øvrige elementer med hensyn til dimensjon, plassering og bremsekraft. Reference number 3 denotes a stop and parking brake, and this is relieved hydraulically and activated by spring pressure. It is of its own specially adapted construction, as the general adaptation to the other elements has been aimed at with regard to dimensions, location and braking power.

Slik det fremgår både av fig. 2 og fig. 3 betegner henvisningstall 4 de tallerkenfjærer som tjener til aktivering av lamellbremsen 3, og nevnte tallerkenfjærer er også dimen-sjonert spesielt for den kompakte konstruksjon. Henvisningstall 5 på fig. 1, 2 og 3 betegner et hjullager. For å få plass til hydraulikkbremsen 3 og hydraulikkmotoren 10 inne i hjulfelgen 1, og for å oppnå den nødvendige be-grensning av hjulets/hjulopphengets totale bredde, er det nødvendig å konstruere et spesialutført og spesialdimensjo-nert hjullager. Hjullageret 5 er derfor anordnet rundt bremsesystemet 3, 4, og sammen med bremsesystemet 3, 4 er hjullageret 5 bygget inn i hjulnavet 1. Det skal forståes at hjullageret 5 fortrinnsvis kan utgjøres av en kuleopplagring med bare én kulerad, slik det er tydligst vist på fig. 2 og 3, og mest hensiktsmessig kan et slikt hjullager utgjøres av et svingkranslager. Hjullageret må kunne oppta krefter i flere retninger. As can be seen from both fig. 2 and fig. 3, reference numeral 4 denotes the disc springs which serve to activate the disc brake 3, and said disc springs are also dimensioned specifically for the compact construction. Reference number 5 in fig. 1, 2 and 3 denote a wheel bearing. In order to have space for the hydraulic brake 3 and the hydraulic motor 10 inside the wheel rim 1, and to achieve the necessary limitation of the wheel/wheel suspension's total width, it is necessary to construct a specially designed and specially dimensioned wheel bearing. The wheel bearing 5 is therefore arranged around the brake system 3, 4, and together with the brake system 3, 4, the wheel bearing 5 is built into the wheel hub 1. It should be understood that the wheel bearing 5 can preferably consist of a ball bearing with only one row of balls, as is most clearly shown in fig. 2 and 3, and most appropriately such a wheel bearing can be constituted by a slewing ring bearing. The wheel bearing must be able to absorb forces in several directions.

Ved hjelp av skruer 5a kan hjullageret 5 monteres som en utskiftbar enhet, noe som muliggjør en enkel utskiftning f.eks. ved slitasje. By means of screws 5a, the wheel bearing 5 can be mounted as a replaceable unit, which enables a simple replacement, e.g. by wear and tear.

Fortrinnsvis bør hjullagret ha en diameter som er ca. 8 ganger større enn bredden av lageret. Preferably, the wheel bearing should have a diameter of approx. 8 times greater than the width of the warehouse.

Henvisningstall 6 betegner en hydraulisk/pneumatisk sylinder for avfjæring og støtdempning, og utgjør en effektiv og rasjonell opphengning av hjulnavet, idet sylinderen 6 fung-erer som et øvre feste for hjulopphenget, samtidig som den danner ytterligere øvre svingesenter for styringen. Reference number 6 denotes a hydraulic/pneumatic cylinder for suspension and shock absorption, and constitutes an efficient and rational suspension of the wheel hub, as the cylinder 6 functions as an upper attachment for the wheel suspension, while also forming an additional upper pivot center for the steering.

Henvisningstall 7 på fig. 2 betegner et nedre "pendeloppheng" som opptar langsgående og tverrgående krefter fra drift, bremsing og avfjæring. Opphenget danner dessuten det nedre styresenter hvor det omfatter et kuleledd. Dette pendeloppheng er også vist ved henvisningstall 7 på fig. 1, hvor avfjæringen skjer ved det sammensatte pendeloppheng, hvor det øvre element er en hydraulikksylinder med innelukket gass. Den nedre oppbæring er en pendelarm som også opptar driv- og bremsebelastningene. Dette er til forskjell fra vanlige anleggsmaskiner som normalt ikke har avfjæring annet enn ved fjæring i dekkene. Reference number 7 in fig. 2 denotes a lower "pendulum suspension" which absorbs longitudinal and transverse forces from operation, braking and suspension. The suspension also forms the lower steering center where it includes a ball joint. This pendant suspension is also shown by reference number 7 in fig. 1, where the suspension takes place by the compound pendulum suspension, where the upper element is a hydraulic cylinder with enclosed gas. The lower support is a pendulum arm which also absorbs the drive and brake loads. This differs from normal construction machines, which normally have no suspension other than by suspension in the tyres.

På fig. 2 er der videre vist en styrearm 8, som har en ut-forming i samsvar méd den ovenfor angitte kompakte enhet, og figuren viser også et styrestag 9 som påvirker styrearmen 8 etter komando fra et ikke vist førerhus. In fig. 2, there is also shown a steering arm 8, which has a design in accordance with the above-mentioned compact unit, and the figure also shows a steering rod 9 which influences the steering arm 8 following a command from a cab not shown.

Det skal forstås at hydraulikksylinderen kan ha et innebygget hydraulisk "by-pass" system som virker som støtdempning, og det skal også forståes at hjulene svinges om avfjærings-sylinderens senterlinje, slik det fremgår ved senterlinjen for sylinderen 6 på fig. 2, slik at hele enheten dreier seg om nevnte akse ved påvirkning av den underliggende styrearm 8. Kjøretøyet får således i prinsipp styring på alle hjul. It should be understood that the hydraulic cylinder can have a built-in hydraulic "by-pass" system which acts as shock absorption, and it should also be understood that the wheels are pivoted around the center line of the suspension cylinder, as can be seen from the center line of cylinder 6 in fig. 2, so that the entire unit revolves around said axis by the influence of the underlying steering arm 8. The vehicle thus in principle gets steering on all wheels.

Forøvrig viser fig. 2 og 3 i større målestokk den hydrauliske motor 10, hjulfelgen 11, såvel som kjøretøydekket 12. Incidentally, fig. 2 and 3 on a larger scale the hydraulic motor 10, the wheel rim 11, as well as the vehicle tire 12.

Videre skal det forståes at henvisningstall 1 angir selve hjulnav-huset, som er dannet av hjollageret 5 og den ytre tannring 13 av planetvekselen 2, og som også kan betegnes navveksel. Furthermore, it should be understood that the reference number 1 denotes the wheel hub housing itself, which is formed by the wheel bearing 5 and the outer toothed ring 13 of the planetary gear 2, and which can also be referred to as a hub gear.

Claims

1. Device for a wheel suspension for a vehicle, comprising a hub (1) for a wheel (11, 12), with a built-in brake system (3, 4), as well as a gear assembly (2) for transferring driving forces to the wheel hub ( 1) which carries a drive wheel (12), characterized in that the wheel bearing (5) is arranged around the brake system (3, 4) and together with this is built into the wheel hub (1).

2. Device as specified in claim 1, characterized in that the wheel bearing (5) consists of a ball bearing with only one row of balls.

3. Device as specified in claim 1, characterized in that the wheel bearing (5) consists of a slewing ring bearing which can absorb forces in several directions.

4. Device as specified in claims 1 and 2 or 3, characterized in that the wheel bearing (5) is mounted as a replaceable unit, e.g. using screws.

5. Device as specified in claim 1, characterized in that the wheel bearing has a diameter of approx. 8 times greater than the width of the warehouse.

6. Device as set forth in one of claims 1-5, characterized in that the gear assembly (2) consists of a planetary gear with one or more stages.

7. Device as specified in one of the preceding claims, characterized in that the brake system (3, 4) which is enclosed by the wheel bearing (5), is arranged for hydraulic relief and activation by spring pressure (4).

8. Device as stated in one of the preceding claims, characterized in that a preferably hydraulic drive motor (10) is arranged to the wheel bearing (5) which in turn is suspended spring-loaded (6) and rotatable (8) in relation to the vehicle's chassis.

9. Device as stated in claim 8, characterized in that the spring suspension comprises a pendulum suspension (7) with a first element comprising a preferably hydraulic cylinder with enclosed fluid, e.g. gas, and another element comprising a pendulum arm which also takes up driving and braking loads when operating the vehicle.

10. Device as stated in claim 9, characterized in that the hydraulic cylinder (6) preferably comprises a hydraulic "by-pass" system for shock absorption.

11. Device as specified in one of the preceding claims, characterized in that in the area of the longitudinal direction of the central axis which extends through the spring suspension (6), a mount for the wheel suspension and a pivot center for the steering are arranged above, while below in the area of the pendulum suspension (7) there is a control center (8) which includes a ball joint.