SE445026B - Upphengningsanordning for en tvillingsaxels hjulaxlar hos ett fordon - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 s1ozs11-9 till den ovannämnda andra typen upphängningar men gör det möjligt att undanröja nackdelarna med denna typs utjämníngskarakteristik, vilka nackdelar vanligtvis uppträder främst vid traktorer, där endera eller båda tvillingsaxlarna är drivande axlar, dvs vid fordon av vad som ofta kallas typ 6x2 eller typ 6xH. Motsvarande gäller även släpvagnar med bakre tvillingsaxlar, varav åtminstone den ena axelns hjul är försedda med dubbla däck. Uppfinningsföre- målet kan dessutom vara fördelaktigt även i de fall, där tvil- lingsaxelupphängningen skall ha låg vikt och låg kostnad.

Observeras bör, att nedan använda uttryck med innebörden utmärkt utjämníngskarakteristik eller liknande uttryck syftar på att den för ett visst fordon önskade belastningsfördelningen mel- lan tvillingsaxelns båda hjulaxlar skall upprätthållas vid ett visst inbördes förhållande även när de båda axlarna rör sig i höjdled i förhållande till varandra. Exempelvis vid ett fordon av typen 6x2 är förhållandet mellan den drivande och den icke drivande hjulaxelns belastningar valt att vara ungefär 2 : 1 och vid ett fordon av typen 6 x H ungefär 1 : 1.

Genom uppfinningen enligt patentkrav 1 är det möjligt att för- bättra upphängningsanordningar av den nämnda andra typen främst i följande avseenden. (1) Vid en känd tvillingsaxelupphängning av den inledningsvis beskrivna andra typen händer följande, när de båda axlarnas be- lastningar har utjämnats. Om eller när utjämnaren svänger, änd- ras dess verksamma hävarmsförhållande, dvs dess"utväxling" , så att den inställda axelbelastningsfördelningen ändras. För att undanröja denna menliga verkan, förskjutes vid en upphängning enligt uppfinningen utjämnarens svängningscenter på sådant sätt att ändringen av hävarmsförhållandet blir liten och den inställ- da belastningsfördelningen förblir någorlunda konstant inom ett stort utjämningsområde. (2) Vid en känd tvillingsanordníng,där utjämnarna avger eller 'mottar belastningen medelst en glidkontakt, ändras eller upp- hör kontakten mellan varje halvelliptisk bladfjäder i upphäng- 10 15 20 25 8105811--91 ningen och de främre och bakre hängarna (upphängningselementen), när respektive axel bromsas eller accelereras och då åstadkommer en s.k. stegring (winding up), eller när fordonet och därmed axeln framföres över en ojämn vägbana med ej alltför låg fart.

Kontakten mellan fjädrarnas glidande ändar och hängarna eller ut- jämnarna upphör då upprepade gånger momentant, så att dessa ändar släpper och slås tillbaka till anliggning. Detta medför bl.a. oljud i form av smällande eller knackande ljud. För att undvika detta kan man enligt uppfinningen använda utbytbara dy- nor av mot nötning mycket motståndskraftig plast eller gummi mellan de båda kontaktytorna i varje nämnd kontakt. Härigenom förhindras i hög grad kraftigt oljud och förslitning av utjäm- narna eller hängarna, och när plastdynorna börjar bli slitna, kan de lätt utbytas mot nya. (3) Om en axel bromsas eller accelereras vid en känd upphängning av den nämnda andra typen, svänger utjämnarna ganska mycket kring sina svängcentra såsom redan nämnts längre ovan, vilket medför förslitning av både svänglager- och glidkontaktpartier. Dess- utom uppträder en belastnings- eller kraftförskjutning mellan tvillingsaxelns fram- och bakaxlar, varigenom bromsverkan minskas.

För att undvika dessa olägenheter åstadkommes vid en upphäng- ning enligt en vidareutveckling av uppfinningen ett ökat mot- stånd mot nämnda sväng- eller vridrörelser genom att med axel- partier vridbart eller svängbart förbundna vridmomentstängers eller -armars ändar anordnas med ett visst bestämt avstånd under de linjer, smnförbhkær de respektive andra ändarna av de vridmoment- stänger, som är svängbart förbundna med de främre hängarna eller mitthängarna och den främre eller den bakre axelns mittpunkter.

Nedan beskrives ett exempel på uppfinningsföremålet i samband med bifogade ritningar, som visar både kända konstruktioner ("Känd teknik" i respektive figurer) och konstruktioner enligt uppfinningen. ' Fig.1 visar från sidan en på ett fordonschassi monterad upp- hängningsanordning enligt uppfinningen. Fig.2 visar denna anord- 10 15 20 30 35 8103811-9 nings utjämnare sedd från sidan. Fig.3 visar på samma sätt en känd utjämnare. Fig.H visar, hur ljuddämpande och slitstarka utbytbara dynor är insatta i en anordning enligt fig.1. Fig.5 visar hur en känd utjämnare enligt fig.3 arbetar. Fig.6 visar det- samma för en utjämnare enligt fig.2 för uppfinningen. Fig.7 och 8 visar schematiskt dimensionerna för en känd resp. ny ut- jämnare, som har använts för mätning av utjämningskarakteri- stiken. Fig.9-12 är diagram, som visar resultaten av medelst utjämnare enligt fig.7 och 8 uppmätta utjämningskarakteristiker.

Fig.13 visar schematiskt de svängbara vridmomentstängernas för- bindelseleder (lagringar) vid de främre och centrala hängarna och axlarna vid anordningen enligt fig.1. I På ritningarna, särskilt i fig.1, avser hänvisningsbeteckning- arna följande element. ' 1 1 = chassi (ram), 2 = främre hängare, 3 = mitthängare (centrala hängare), N = bakre hängare, 5,6 = främre resp. bakre halvellip- tiska bladfjädrar, 7, 8 = fram- resp. bakaxel, 9, 10 = säten för vridmomentstänger eller -armar, 11, 12 = undre säten, 13, lä = övre säten, 15, 16 = vridmomentstänger, 17 = utjämnare, 18 = slitstarka ljud- och stötdämpande slitdynor av plast eller gummi, 19 = bygelformade bultar, 20 = vridningshämmande anslag axel- för utjämnarna, “ 30 eller 0" = utjämnarens svängningsoentrum.

Den i fig.1 visade anordningen enligt uppfinningen och dess verkningssätt kan lätt förstås med ledning av ritningen, sär- skilt emedan de flesta av anordningens beståndsdelar har stor likhet med dem, som beskrives i den redan nämnda amerikanska patentskriften 5 841 652, som vid behov även kan tas som led- ning i detta samband. Nedan följer därför endast en detaljerad förklaring av vad som är eller kan vara viktigt ifråga om före- liggande uppfinning i jämförelse med vad som är känt t.ex. från den i den nyssnämnda patentskriften beskrivna sedvanliga tvil- lingsaxelupphängningen. " Fig.2 visar i detalj, fastän något schematiskt, en del av den 10 15 20 ?5 30 a1oaai1-9 f i fig.1 visade utjämnaren. Enligt fig.2 har utjämnaren 17 sådan form, att dess svängningscentrum 30 på mitthängaren 3 befinner sig på ett avstånd 3 ovanför linjen X - X, som med varandra för- binder de beröringspunkter,där utjämnarens båda ändpartier unge- fär anligger mot bladfjädrarnas 5,6 motsvarande ändpartier. Om- rådena kring dessa beröringspunkter på utjämnarens ändpartier är försedda med slitstarka ljuddämpande plast- eller gummis1it~ dynor 18.

Fig.3 visar däremot motsvarande känd teknik, påzsamma sätt som i fig.2.'Utjämnarens 17' ändpartier anligger mot bladfjädrarnas 5'och 6'motsvarande ändpartier, men utjämnarens,svängningscent- rum 30' ligger på den linje X'- X', som med varandra förbinder de båda punkter, där utjämnaren ungefär anligger mot var sin.av de båda fjädrarna. Det finns varken slitmellanlägg eller ljud- dämpande dynor mellan utjämnarens ändar och fjädrarna.

Fig.Ä visar hur de slitstarka ljuddämpande dynorna 18 är an- ordnade på utjämnaren 17 och här även på de främre och bakre hängarna 2 resp. N. Dessa dynor består av formad acetalplast men kan även bestå av annat slitstarkt material såsom polyeten, gum- mi eller dylikt. ' Nu beskrives den för uppfinningen till grund-liggande prineipen i samband med en anordning enligt ovanstående beskrivning och_ med fig.5 och 6, som är ett slags rörelsescheman för en känd resp. en ny utjämnare. Beteckningarna Sfo och Sro visar de lä- gen, i vilka den främre bladfjädern 5 och den bakre bladfjädern 6 anligger mot var.sin kontaktpunkt på utjämnaren 17, var och en med en i förväg bestämd krökning, när fordonet befinner sig på ett horisontellt plan. Beteckningarna Sfl och Sri avser h de tillstånd, i vilka de främre och bakre bladfjädrarna 5,6 anligger mot resfiektive beröringspunkter på utjämnaren.17, när -denna är svängd med en vinkel avëêfi när fordonet passerar över en ojämn vägyta, om bladfjädrarnas 5,6 cambervinklar bibehål- les lika med de på förhand bestämda. Här bör observeras, att denna beskrivning har förenklats genom antagandet, att berör- auALlçv s1oa311-9 7 7 7 6 ingspunkterna mellan utjämnaren och bladfjädrarna befinner sig Å på var sin oföränderliga radie, varvid dessa beröringspunkter _10, 15 20 25 30 3% e~Fk och Rx (där "x" avser index O, 1 eller 2) medför en sådan .hävarmsutväxling, att samma axelbelastningsfördelning som den ursprungliga bibehâlles; 7 Fig.5 avser en känd utjämnare 17' enligt fig.3, där utjämnarens -17'-svängningsoentrum o' befinner sig på den linje, som med varandra förbinder beröríngspunkterna Fo och Ro eller ligger obetydligt ovanför eller nedanför denna linje så att denna av- lvikelse kan anses vara ungefär noll. Fig.6 visar detsamma för 1 en utjämnare 17 enligt figÃ2 ifråga om uppfinningen, där utjäm- narens 17 svångningscentrum 2 befinner sig på ett avstånd Q ovanför förbindelselinjen mellan punkterna Fo och Ro. I båda fallen är det påtagligt, att fjädrarna 5,6 kommer i kontakt med utjamnarna 17 eller 17' 1 tillståndet sf: Qén sr1, emedan ae av bladfjädrarnas 5,6 ändar, som är motsatta mot dem som sam-7 verkar med utjämnaren 17' eller 17, är i kontakt-med de fasta, främre och bakre hängarnas 2,ü kontaktytor, här vertikalavstånds- skillnader uppkommer mellan fram- ooh bakaxlarna 7 resp. 8.

Vid ett fordon med en tvillingsaxel, vars ena axel är en driv- axel, gäller för en vinkel°C mellan bladfjädrarna 5,6 och horisontallinjen följande: I. När utjämnaren 17 är horisontell, är°%°=7° och<*æ°=7°, varvid vinkeln ßßräknas som positiv vinkel, när cambern uppvi- sar en uppåtlutning, sedd från bladfjäderns mitt. iII. När utjämnaren 17 är svängd i sådan riktning, att bakaxeln har ett högre läge än framaxeln med en vinkel Q vid anliggning mot anslaget 20, varvid G = 25° moturs (motsols), är<¥fl=3° ; 0 ' och °Cr° - ill .

III. När utjämnaren är svänßü i motuntta kiktninmvn, sä_aLt bakaxeln är_Jägre än frnmaxe1n,med nn vinkel 9 = #50, är r i QUÅUTY, 10 15 20 25 30 35 8103811-9 O O och °9 = 0 . r °< 2 fa: 11 Under dessa förhållanden, där en uppåtflyttning h av utjäm- narens 17 svängningscentrum O jämföres med fallet h = 0 (un- gefär), se fig.5 och 6, är det tydligt att de effektiva hävarms- längderna är Rfo och Rfl enligt fig.5 och 6, när utjämnarna 17 och 17' intar horisontalläget och att utjämnaren 17 eller 17' kan utföras för samma axelbelastningsförhållande (kvot). Om utjämnaren däremot svänges, t.ex. med en vinkel 9n= 250 , blir de effektiva hävarmslängderna Rfl resp. Rrl. I detta fall beror huvudskillnaderna mellan de i fig.5 och 6 visade fallen på följande två orsaker: I I. I fallet enligt fig.5, där svängningscentrum endast obetyd- ligt eller inte alls är vertikalt förskjutet; är Rfl större än Rfo, och Rrl är mindre än Rro.

II. I fallet enligt fig.6, där förskjutningen h inte är obe- tydlig eller noll, är Rrl fortfarande mindre än Rro, men Rfí är nu mindre än Rfo.

Det är förhållandet Rf/Rr som bestämmer det aktuella förhållan- det mellan axelbelastningarna i det kända fallet enligt fig.5, emedan sambandet mellan förhållandets storheter vid 9 = OO och 9 = -250 omkastas, varför förhållandet Rf/Rr ändrar sig betyd- ligt. I fallet enligt fig.6 ändras däremot förhållandet Rf/Br praktiskt taget inte alls även om vinkeln 9 ändrar sig med samma belopp som ovan.

Om utjämnaren däremot svänges åt motsatt håll, dvs medurs, med en vinkel 6 = +25° har den effektiva hävarmslängden i fallet enligt fig.5 till följd, att Rf2 blir mindre än Rfo och Rr2 blir större än Rro. I fallet enligt fig.6 blir Rf2 likaledes mindre än Rfo, men Rr2 blir mindre än Bro.

I fallet enligt fig.6, dvs enligt uppfinningen, ändrar sig 10 15 20 1 25 30 81Û3811*9 såieaès förhållandet af/nr mindre än 1 det kända fallet enligt fig.5 av samma skäl, som angivits ovan för vinkeln 9 = -250.

Varje ändring av förhållandet Rf/Rr mellan ursprungligt läge och vid utjämnaren fullt svängd ända till sitt anslag är såle- des ringa, och axelupphängningens karakteristik är sådan att det ursprungliga förhållandet mellan axlarnas belastning för- blir konstant utan ändring. De dynamiska egenskaperna, dvs drivkraft och bromskraft, kan därför göras stabila.

Nedan ges numeriska exempel för en anordning enligt uppfin- 'ningen.

*Exempel 1: Nedan följande mätningar utfördes på en upphängningsanordning för tvillingsaxlar. Utjämnarens hela effektiva längd var RUM mm, den ena av de båda axlarna var en drivaxel, utjämnarens kontakt- ändar hade en krökningsradíe av 50 mm, och utjämnaren var sväng- bar i 250. Det i samband med fig.2 förklarade avståndet h för uppâtförskjutningen av utjämnarens svängníngscentrum inställ- des på 0 mm (visat i fig.7), 60, 80 och 106 mm (visat i fig.8).

- Mätresultaten visas i tabell 1 nedan samt i fig.9 - 12, där ut- jämnarens àaglängd (mm) och axelbelastningen (kg) är abskissan resp. ordinatan.

Tabell 1: Effektiv hävarmsutväxlíng Rr/Re Utjämnarens Vertikalavståndet h svängnings- mm vinkel e° g ¿d 0 60 80 106 +25° 1/2,h6 1/1,85 1/1,67 1/1,H9 o° 1/1,79 'iv1,79 1/1,79 1/1,79 -zß° 1/1,37 1/1,19 1/1,292 varvid vinkeln 9 anges positiv, när utjämnarens kontaktyta vid Fr är uppåt svängd, dvs högre än den vid Re i fig.7-8. 10 15 20 25 35 8103-811-9 KO Av dessa resultat framgår, att axelbelastningsförhållandet vid avståndet h = O enligt fig.9 ändrar sig betydligt vid en änd- ring av slaglängden. För värdena h = 60, 80 och 106 mm enligt fig.10-12 blir belastningsförhâllandets ändringar däremot små, och för värdet h = 80 mm kan ingen ändring alls iakttagas, se fig.11. För värdet h = 106 mm kan man se motsatt tendens, se fig.12, som för värdena 0 och 60 mm. 6 Exemgel 2: Nedanföljande mätningar utfördes på en hjulupphängningsanord- ning för tvíllingsaxlar. Utjämnarens fundamentala hela effek- tiva längd var MHN mm. Utjämnarens hävarmsutväxling var 2221222.

Båda axlarna är drivaxlar. Krökningsradierna av utjämnarens ändar är 50 mm och den maximala svängningsvinkeln 6 är i 250.

Avståndet Q valdes till 0, 60, 80 och 106 mm liksom i exemplet 1. Mätresültaten framgår av tabell 2 nedan: Tabell 2: Effektiv hävarmsutväxling Rr/Re Vertikalavståndet h Utjämnarens svängnings- mm vinkel e° o 60 80 106 _+ 25° o,77/1 0,99/1 1,o»8/1 1,21/1 o° 1/1 1/1 1/1 1/1 - 25° 1,31/1 1,o1/1 0,92/1 o,82/1 varvid positiv vinkel G avser att utjämnarens kontaktyta vid Fr är uppåt svängd, dvs högre än den vid Re i fig.7-8.

Liksom i exemplet 1 ändrar sig axelbelastningsförhâllandet vid h = 0 avsevärt vid en ändring av slaglängden. För h = 60, 80 och 106 mm blir belastningsförhållandets ändringar däremot små, och för h = 60 och 80 mm sker ingen ändring alls. För h = 106 är ändringen motsatt som den vid 0 mm.

Vid en anordning enligt uppfinningen kan utjämnarens uväng- 10 15 20 25 30 55 8103311-9 10 ningsvinkel minskas och kan ändringen av belastningsfördelning- en mellan fram- Och bakaxlarna minskas vid s.k. stegring (winding up) på grund av bromsning. Denna minskning kan ske genom att de vid axelsätena 9, 10 ledade ändarna av de båda vrídmomentstängerna 15 och 16 placeras lägre än förbindelselin- jen mellan den tillhörande axelns 7 resp. 8 mittpunkt och mitt- punkten av det lager, där stången 15 resp. 16 är ledad vid till- hörande hängare 2 resp. 3.

Nedan följer resultaten och förklaringar av försök med ovan- nämnda särdrag enligt uppfinningen.

Fig.13 avser följande fall. Man föreställer sig två linjer, nämligen mellan respektive axels 7 och 8 mittpunkt och mitt- punkten av den led, där varje vridmomentstång 15, 16 är sväng- bart förbunden med den främre hängaren 2 resp. mitthängaren 3.

Avståndet Q mellan var och en av dessa båda linjer å enn sidan och en härmed parallell linje genom mittpunkten av den led, där respektive vridmomentstång 15, 16 är svängbart förbunden med tillhörande axelsäte 9 resp. 10, har för var sin mätning valts till 20 mm och 80 mm. För dessa båda värden har ändringar av utjämnarens svängningsvinkel G och belastníngsändringsför- hâllandet för var sin axel uppmätts med följande resultat en- ligt tabell 3: Tabell 3 d=20 mm d=8O mm Ändring av utjämnarens svängningsvinkel 13,ÄO 3,20 utifrån OO Ändringsförhâllandet av framaxelns 0,5 0,75 belastning Ändringsförhållandet av bakaxelns 1,2 1,05 belastning Anmärkningar: 1) Storleken av "winding up" vid bromsning är 0,6 G, varvid G representerar en axelbelast- ning utan uinding up. 2) Med "ändringsförhållandet av axelns belastning" avses en kvot i förhållande till det Lillulhnd, 10 15 20 '3103811-'3 11 då ingen winding up uppträder vid samma be- lastning. 3) Detta ändringsförhållande bör vara så nära värdet 1i(ec1;)_ som möjligt för att axelba- lastningens ändring vid bromsning skall bli så liten som möjligt.

Av dessa mätresultat framgår följande.

Om man väljer vertikalavståndet d = 80 mm, blir utjåmnarens svängningsvinkel vid winding up en fjärdedel så stor som vid d = 20 mm. Fram- och bakaxlarnas belastníngsförhållandcn är då 0,73 resp. 1,05 och närmar sig således mer eller mindre värdet 1, varvid axelbelastningens ändringsförhållande minskas.

Av ovanstående får man givetvis inte dra den slutsatsen, att de för några få tillstånd eller konstruktioner redovisade mätvärde- na är optimala för en anordning enligt uppfinningen. Både i dessa och andra avseenden är många slags variationer tänkbara och.dessutom beroende av fordonens storlek, konstruktion, arbets- förhållanden m.m. varann d i QUALITY ... e ..-p--u-...hu _ _ - . ._.......-flvqwnu~~a..

Claims (6)

1. 8103811-9 12 'Patentkravl l. Bakaxelupphängning vid hjultordon med dubbla bakaxlar. där bakaxlarna (7. B) via var sitt par bladfjäderanordningar (5. 6) och på chassit monterade hängare (2. 3; 4) är förbundna med chassit (1). varvid på vardera fordonssidan den främre axelns (7) bladfjäderanordning (5) stöder dels mot en främre hängare (2) och dels mot ena änden (18) av en på en mittre hängare (3) mellan sina ändar svängbart lagrad axelbelastningsutjämnare (17). medan den bakre axelns (8) bladfjäderanordning (6) stöder dels mot den andra änden av axelbelastningsutjämnaren (17) och dels mot en bakre hängare (4), varvid bladfjäderan- ordningarna (5. 6) vid sina ändpartier är i glidkontakt med resp. hängare och ände på axelbelastningsutjämnaren. och var- vid det både vid den främre (2) och den mittre (3) hängaren finns en ledat ansluten_vridmomentstâng (15. 16). som med sin andra ände är ledat ansluten till ett säte (9. 10) för bakom» varande axel, varvid det ställe vid vilket varje vridmoment- stång (15. 16) är ledat förbunden med sitt axelsäte är beläget under en tänkt linje genom tillhörande bakaxels centrum och vridmomentstângens ledanslutningsställe på framförvarande hängare. k ä n n e t e c k n a d av att det svängnings~ centrum (30) kring vilket utjämnaren (17) är svängbar befinner sig ovanför det plan (X-X) som är gemensamt för utjämnarens båda mot var sin bladfjäderanordnings (5. 6) ena ände anlig- gande kontaktytor. och att utjämnaren (17) har sitt sväng- ningscentrum (30) osymmetriskt placerat mellan ändarna.
2. 2. Bakaxelupphängning, vid vilken utjämnarens (17) effektiva längd är mellan 400 och 550 mm. k ä n n e t e c k n a d av att utjämnarens (17) svängningscentrum (30) befinner sig mellan 50 och 120 mm ovanför det nämnda planet (X-X) och har sådant läge. att det delar utjämnarens effektiva längd i två sådana delar. vilkas längdförhällande är det inverterade värdet av det önskade förhållandet mellan de båda axlarnas (7. 8) belastningar. e PÛOR 81Û381f1-9 13
3. 3. Bakaxelupphängning enligt krav 1 eller 2. vid vilken ut- jämnarens (17) effektiva längd är mellan 400 och 550 mm. k ä n n e t e c k n a d av att det ställe vid vilket varje vridmomentstâng (15. 16) är ledat förbunden med sitt axelsäte (9, 10) är beläget mellan 50 och 160 mm under den tänkta linjen genom tillhörande bakaxels mittpunkt och vridmoment- stångens ledanslutningsställe på framförvarande hängare.
4. 4. Bakaxelupphängníng enligt något av föregående krav. k ä n n e t e c k n a d av att glidkontaktytorna både på utjämnaren (17) och på hängarna (2. 4) är försedda med slit- dynor (18) av slitstarkt och ljuddämpande material.
5. 5. Bakaxelupphängning enligt något av föregående krav. k ä n n e t e c k n a d av att glidkontaktytorna på varje fjäderanordnings (5. 6) båda ändar är försedda med slitdynor av slitstarkt och ljuddämpande material.
6. 6. Bakaxelupphängning enligt krav 4 eller 5. k ä n n e - t e c k n a d av att slitdynorna (18) består av gummi. poly- eten- eller acetalplast.