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Doppelachsaggregat für Fahrzeuge, insbesondere für Lastwagenanhänger
Die Erfindung bezieht sich auf ein Doppelachsaggregat für Fahrzeuge, insbesondere
für Lastwagenanhänger, mit einer in Längsrichtung verlaufenden, über einen Lagerbock
schwenkbar um die in der Mitte zwischen beiden Radachsen liegende Systemachse angeordneten
und mit ihren Enden an den Einzelachsen gelagerten Blattfeder in Form eines Federpaketes
auf jeder Fahrzeugseite.
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Bei einer üblichen Ausführung eines solchen Doppelachsaggregates sind
dieEndenderFederblattpakete oberhalb der Achse fest in einem Kasten mittels Gummiauflagen
eingespannt. Diese Einspannung dient zur Führung der Einzelachse, die von dem Federhalbarm
selbst übernommen wird, sowohl in waagerechter als auch in lotrechter Richtung.
Dabei müssen die Enden der Federhalbarme auch noch die Kippmomente aufnehmen, die
bei Fahrbahnstößen und beim Bremsen auftreten und ein Rad bzw. die Einzelachse gegen
die Systemachse zu verschwenken suchen, da zusätzliche Verbindungsorgane zwischen
den Einzelachsen und der Systemachse, die diese Kippmomente als Zugkräfte aufnehmen
könnten, bei dieser bekannten Konstruktion nicht vorgesehen sind.
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Zur Aufnahme der Kippmomente müssen daher eine größere Anzahl von
Federblättern eines Federpaketes über die ganze Federlänge durchgehend ausgebildet
und in den Einspannkasten am Ende eingeführt werden, und zwar müssen aus Festigkeitsgründen
die durchgehenden Federblätter nahezu die Hälfte der oberhalb der Systemachse gegebenen
Dicke des Federpaketes ausmachen. Diese Bedingung führt zu überdimensionierten Federpaketen
und hat daher ungünstigeFedereigenschaftenundungenügendeFederwirkung, insbesondere
bei Leerfahrt, zur Folge; denn die für die Federeigenschaften ideale, übliche Federform
ist die, nur das unterste Federblatt bis zur Einspannvorrichtung am Ende durchzuführen
und alle folgenden Federblätter nach Maßgabe der zunehmenden Biegespannung für das
Gesamtfederpaket von der Federmitte aus an Länge mehr und mehr abnehmen zu lassen.
Die oben erwähnte bekannte Bauweise führt außerdem zu einem übermäßig hohen Federgewicht
und hat ferner den Nachteil, daß die Gummiauflage im Einspannkasten durch die Federbewegung
verschlissen wird, so daß sich eine Lockerung der Federbefestigung im Kasten ergibt.
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Bei Doppelachsaggregaten für Tiefladefahrgestelle sind andererseits
schon sogenannte Kurbelschwingachsen bekanntgeworden, bei denen jede Einzelachse
starr am freien Ende eines unter sie greifenden starren Schwinghebels angebracht
ist, der um die Systemachse schwenkbar ist und die eigentliche Führung der Einzelachse
in lotrechter Richtung bildet. Die Abfederung der Einzelachse wird dann je Radpaar
durch eine Scheuerfeder herbeigeführt, die entsprechend der Belastung von Tiefladefahrgestellen
sehr starr mit geringem Federweg ausgebildet ist und deren Enden verschiebbar über
die Einzelachsen greifen und an diesen gegen Bewegung nach oben gesichert sind.
Die Längsfedern übernehmen in diesem Falle nur die Federkräfte, aber nicht die Führung
und Halterung der Einzelachsen. Kippmomente, die bei der eingangs genannten Anordnung
die Einzelachsen gegen die Systemachse zu verdrehen suchen, treten infolge der starren
Lagerung der Einzelachsen an den Schwinghebeln nicht auf, so daß es genügt, einige
wenige Federblätter über die Enden der Einzelachse greifen zu lassen. Die für schneller
fahrende Fahrzeuge notwendigen Federeigenschaften und Federwege sind bei diesem
Tiefladefahrgestell weder angestrebt noch erreicht.
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Die Erfindung geht demgemäß von dem eingangs genannten allgemeinen
Aufbau von bekannten Doppelachsaggregaten aus, bei denen die Lagerungen der Federpakete
an den Einzelachsen oberhalb der Achsmitte liegen und zwischen den Radachsen oder
deren Federschuhen und der Systemachse oder dem auf dieser gelagerten Lagerbock
sich unterhalb der Blattfederpakete erstreckenden Zugstangen oder Zugstangenpaare
vorgesehen sind.
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Bei einem bekannten Doppelachsaggregat dieses letztgenannten Aufbaus,
das insbesondere für Omnibusse mit Vorderantrieb bestimmt ist, liegen die Blattfederpakete
mit ihren mittleren Schwenkachsen weit über den Einzelradachsen an einem festen
Lagerbock, an dem die Zugstangen weit unterhalb der Einzelradachsen angebracht sind.
Beide Radachsen können sich dabei in der Ausrichtung des
Fahrzeugs
unter überwindung von Federkräften verschieben. Der hohe Drehpunkt dieses Doppelachssystems
bedingt schlecht Laufeigenschaften.
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Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteil eines Systems der vorgenannten
Art zu beheben und auch die Mängel der eingangs- genannten-bekannten Doppelachsaggregate
zu vermeiden.
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Gemäß der Erfindung gelingt dies dadurch; daß die Federlager in einem
Abstand von der Radachsmitte zwischen dieser und der Systemachse und schon bei Leerlast
in einem Abstand oberhalb einer durch die Systemachse gelegten waagerechten Ebene
liegen, während die Anlenkpunkte der Zugstangen so weit unterhalb der Radachsen
vorgesehen sind, daß sie auch noch bei Teillast unter dieser Ebene liegen.
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Durch die exzentrische Anordnung der Federaufhängung besteht bei Belastung
das Bestreben, die Achse nach außen wegzuschwenken, was durch die Zugstangen jedoch
unterbunden ist. Bei dieser Federaufhängung werden also die harten Stöße nicht unmittelbar
auf die Achse übertragen, sondern zunächst über die Lenkaufhängung gemildert zur
Achse übergeleitet. Durch die Zugbeanspruchung der Haltestangen ist die Systemachslagerung
gleichmäßig beansprucht und verhindert einseitige Lagerabnutzung: Lediglich beim
Bremsen erhält das vordere Zugstau genpaar teilweise Druckbeanspruchung.
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Insgesamt ergibt sich bei Vollast eine praktisch geradlinige Übereinstimmung
der Höhenlage der Radmitten in ein und derselben waagerechten Ebene mit , der Drehachse
der Systemachse und damit eine hervorragende, wenn nicht größtmögliche Fahrruhe.
Der Dreipunktsabstand der Systemachse zur Radmitte verringert sich beim Durchfedern
auf Null und liegt bei Stoßbelastung etwas unter der genannten Nullebene.
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Diese vorteilhaften Eigenschaften hat auch ein anderes bekanntes Doppelachsaggregat
nicht, bei dem die Drehachse der Systemachse weit unter der Radstandmitte liegt
und die Blattfederpakete unterhalb der Achse in Radstandmitte angeordnet sind. Hierbei
vergrößert sich - nachteilig für die Fahrruhe - der Abstand der Systemdrehachse
zur Radmitte beim Durchfedern.
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Vorzugsweise bilden bei der praktischen Ausführung der Erfindung die
Zugstangen mit den Blattfedern in an sich bekannter Weise ein Lenkerparallelogramm.
Die an sich bekannte Ausbildung der Zugstangen als Lenker, d. h. ihr gelenkiger
Anschluß an beiden Enden, ergibt nach dieser Ausführung der Erfindung die Möglichkeit,
Geländegängigkeit für den Fall zu schaffen, daß etwa ein linkes Rad des Aggregates
tiefer liegt als das rechte oder umgekehrt. Bei der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind zu diesem Zweck die Zugstangen an beiden Enden kardanisch angeschlossen,
nämlich die Gelenke entweder als Kardangelenk mit zwei Schwenkachsen oder als Kugelgelenk
oder als allseitig elastisches bewegliches Gummigelenk ausgebildet. Bei einseitig
auf ein Rad einer Einzelachse wirkenden Geländeunebenheiten kann das Rad dann unabhängig
von dem gegenüberliegenden Rad der gleichen Achse nach oben oder unten ausweichen
und sich dem Gelände anpassen: Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform der
Erfindung, bei der je Radachse eine Zugstange in der Fahrzeuglängsmittelebene vorgesehen
ist. Bei dieser Anordnung können die in Fahrzeugmitte zur Systemachse gehenden Zugstangen
die ankommenden Bremsmomente auffangen; diese können dann durch geeignete Anordnung
der Gelenkpunkte derart aufgehoben werden, daß beim Bremsen keinerlei Achslastverlagerung
auftritt.
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Ähnliche Vorteile ergeben sich, wenn gemäß abgeänderten Ausführungsformen
der Erfindung die Zugstangen einer oder beider Radachsen in Dreiecklenkerform mit
der Dreieckspitze an der Radachse oder an der Systemachse - im Falle zweier Dreiecklenker
die eine Spitze an der Systemachse und die andere an einer Radachse- angebracht
sind.
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Bei der Ausführung gemäß der Erfindung werden die vorzugsweise nur
aus einem oder gegebenenfalls zwei oder drei Federblattenden gebildeten Enden des
Blattfederpaketes von der Aufnahme der Kippmomente entlastet und wird auch der nachteilige
Verschleiß an der Lagerung der Blattfederenden vermieden, wobei die ganz oder nahezu
in der genannten idealen Weise ausführbaren Blattfederpakete auch ideale Federeigenschaften
-gewährleisten. Ferner ergibt sich durch Verkürzung der Federlänge bzw. insbesondere
ihrer unteren Blätter ein geringeres Eigengewicht der Federn, was besonders bei
Doppelachsaggregaten mit großem Radstand vorteilhaft ist.
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Durch geeignete Bemessung der Zugstangen kann der Radstand eingestellt
und außerdem erreicht werden, daß die Radeinzelachsen bei der Federbewegung überhaupt
keine Verdrehung zur Systemachse hin _ erfahren, sondern sich nur in lotrechter
Richtung auf und ab bewegen und demgemäß auch keine -sonst durch den Achsschenkelsturz
hervorgerufene -Beanspruchung des Reifens bei nicht ganz ebener Fahrbahn eintritt.
Zu diesem Zweck ist bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung vorgesehen, daß
die unteren Lenker der Lenkerparallelogramme durch die Zugstangen oder Zugstangenpaare
gebildet werden und daß die Zugstangen in ihrer Länge verstellbar sind. Durch solche
Verstellbarkeit wird dann auch noch der Vorteil erreicht, daß der vorgeschriebene
Radstand unabhängig von aus der Fertigung herrührenden Längentoleranzen eingestellt
werden kann.
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Die Zugstangen stehen unter Einwirkung des Fahrzeuggewichtes und der
exzentrischen Achsaufhängung normalerweise stets unter Zugspannung; nur beim Bremsen
wird durch die hintere Einzelachse teilweise eine Druckbeanspruchung der hinteren
Zugstange oder des hinteren Zugstangenpaares bewirkt. Durch die dynamische Verlagerung
der Achslast beim Bremsen wird jedoch die Hinterachse des Aggregats schwächer gebremst,
so daß auch die genannte Druckbeanspruchung der Zugstangen relativ klein bleibt.
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Für die vorgenannten Gegenstände der Unteransprüche wird Schutz nur
im Zusammenhang mit dem Hauptanspruch begehrt.
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Die erwähnten Ausführungsformen der Erfindung sind. nachstehend an
Hand der Zeichnung beispielsweise beschrieben, und zwar zeigt für ein Anhängerdoppelachsaggregat
Abb. 1 einen Schnitt durch die Federn, in der Blickrichtung nach innen gesehen,
Abb. 1 a schematisch das Parallelogramm der Aufhängung einer Aufhängerachse mit
einem Federhalbarm und einer Zugstange, Abb. 1 b ein Schema der Achslagen bei Durchfederung,
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Abb. 2 eine Draufsicht auf die Ausführung nach Abb. 1 in der Mitte
abgebrochen, Abb. 3 bis 5 drei verschiedene Ausführungen der Zugstangenanordnung
in Draufsicht, wobei die Blattfedern nicht dargestellt sind, und Abb. 6 bis 8 in
größerem Maßstab drei. Ausführungsformen für die bei der Zugstangenanordnung nach
Abb. 3 bis 5 verwendeten allseitig schwenkbaren Gelenke, und zwar Abb. 6 eine Ausführung
als Kugelgelenk, Abb. 7 als Gummigelenk und Abb. 8 als Kreuzgelenk.
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Gemäß Abb. 1 und 2 sind die Anhängerachsen 1 mittels je eines Federbolzens
3 und je eines Federschuhes 4 mit je einem Ende der Blattfedern 2 verbunden. Nur
das unterste Blatt 2 a des Federpaketes bildet in der bei Kraftwagenvorderachsfedern
üblichen Weise ein Federauge 2b, und nur ein oder einige wenige (zwei oder
drei, aber weit weniger als die Hälfte aller Federblätter) greifen von oben mit
ihren Enden 2 c über die Federbolzen 3. In der Mitte ist jedes der Federpakete 2
mittels Federbügeln 6 und einer Platte 7 mit der Achse 5 des ganzen Systems verspannt
und liegt dabei auf je einem an der Systemachse 5 schwenkbar gelagerten Lagerkörper
8 auf, an dessen Ansatz 8 c der Federbügel 6 angreift. Der Lagerpunkt für jeden
der Federbolzen 3 ist am Federschuh 4 in sehr kleinem Abstand a von der gemeinsamen
waagerechten Mittelachse der Anhängerachsen 1 und im Abstand b von einer Lotrechten
durch die Radmitte nach innen zu exzentrisch an dem zugehörigen Federschuh 4 angeordnet.
Die Abstände a und b sind so klein wie aus konstruktiven Gründen bei
der exzentrischen Anordnung möglich gewählt. Zum Einspannen des Aggregats in das
Fahrzeug sind mit der Systemachse 5 Einspannböcke 9 auf ihr ruhend fest verbunden,
z. B. verschweißt, die Schraubenlöcher zur Befestigung an dem Fahrzeugrahmen besitzen.
Damit die Anhängerachsen entgegen den nach oben wirkenden Kippmomenten in ihrer
Lage gehalten werden und der Radstand R trotz Toleranzen in der Länge des die Federaugen
2 b bildenden Federblattes 2 a genau eingestellt werden kann, sind nachstellbare
Zugstangen 10 vorgesehen. Jede dieser Zugstangen ist an .der Anhängerachse
an einer Lagerstelle 11 an den Federschuhen 4 und an , der Systemachse 5 oder am
Lagerkörper 8 an einer Lagerstelle 12 angelenkt.
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In Abb. 1 ist die Einstellbarkeit der Zugstange 10 auf veränderliche
Länge durch Spannschellen 10a angedeutet, die die inneren Enden von zweiteiligen
Zugstangen 10 in unterschiedlichem Abstand aufnehmen können. Die Spannstellen 10,a
können auch durch andere übliche Verstellglieder, z. B. durch Spannschlösser, ersetzt
werden.
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Wie Abb. 1 a zeigt, bilden die Lagerpunkte 3, 11 ; und 12 mit der
Mitte der Auflagekante 8 a bzw. 8 b der Feder 2 am Lagerbock 8 ein genaues Parallelogramm,
so daß sich beim Durchfedern eine geradlinige lotrechte Bewegung der Anhängerachsen
ergibt. Durch Einwirkung der Kraft P wird jede der Federn 2 E nach Schema Abb. 1
b beansprucht. Die Systemachse liegt bei Vollast vorzugsweise genau in und bei Durchfedern,
d. h. bei Stoßbelastung, im Durchfederungsbereich unter oder über der geraden Linie
durch die Mittelpunkte der Anhängerachsen, somit bei E Vollast in dem für gute Fahreigenschaften
mit Laufruhe günstigsten Federungsbereich. Beim Fahren über Hindernisse am Boden
ergibt sich so kein Hebelarm für eine Kraft, die eine ungünstige Beanspruchung der
auf Sturz stehenden Räder bzw. ihrer Reifen bewirken könnte.
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Abb. 3 zeigt eine Anordnung der Zugstangen, bei der zwei Zugstangen
10 im Abstand der Federmitten voneinander unterhalb der Federn mit jederAnhängerachse
1 und mit je einem der Lagerböcke 8 der Systemachse 5 gelenkig verbunden sind.
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Abb. 4 zeigt eine andere Ausführungsform, bei der für jede Anhängerachse
nur eine Zugstange 10 vorgesehen ist, die mit der Achsmitte der Anhängerachse und
mit der Achsmitte der Systemachse 5 gelenkig verbunden ist.
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Abb. 5 zeigt eine Ausführungsform mit zwei Zugstangenpaaren, die aus
je zwei Einzelzugstangen 10 zu je einem Dreiecklenker zusammengeschlossen sind,
von denen jeder (Abb. 5, rechts) an einem gemeinsamen Drehpunkt 13 der Systemachse
5 und an zwei Punkten jeder Anhängerachse 1 angelenkt, aber auch umgekehrt an je
einem Punkt an der Anhängerachse und an je zwei Punkten der Systemachse angelenkt
sein kann.
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Statt dessen kann, wie es Abb. 5 zeigt, die eine der beiden vorgenannten
Anordnungen für die eine Anhängerachse und die andere für die andere Anhängerachse
angewendet werden.
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Die Gelenkpunkte der Stangen an den Einzelachsen (Gelenke 13, 14 in
Abb. 5; 15, 14 in Abb. 4; 16 in Abb. 3 und 5, und an der Systemachse oder deren
Lagerbock (Gelenke 14 in Abb. 4 und 5; 17 in Abb. 3 und 5) sollen vorzugsweise,
mindestens zum Teil, kardanische Gelenke sein und deshalb als Kugelgelenke oder
allseitig elastische Gummigelenke oder Kreuzgelenke ausgebildet sein, wobei diese
Gelenkarten auch gemischt für ein und dasselbe Doppelachsaggregat Anwendung finden
können.
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Abb. 6 bis 8 zeigen diese drei Ausführungsformen, die beliebig bei
den Lagerstellen 11,12 der Abb. 1 bzw. bei deren praktischer Ausführung nach Abb.
3 bis 5, d. h. bei den Gelenken 13 bis 17 verwendet werden. In Abb. 6 ist ein Kugelgelenk
dargestellt, bei dem die Zugstange 10 mit einem kugelig ausgedrehten Lagerstück
18 über die Kugel 19 des Gelenkzapfens 20 greift, der an dem jeweils anzuschließenden
Teil 21 (in Abb. 5 an dem Teil 1, 5 oder 8) mittels einer Konuspassung und einer
versplinteten Mutter 22 befestigt ist.
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Abb. 7 zeigt die Ausführung des Gelenkes als allseitig schwenkbares
Gummigelenk im Schnitt durch das Gelenkauge 10 b eines Endes einer Zugstange 10.
Dieses Gelenkauge greift über ein Gummipolster 23 an dem anzulenkenden Teil 25 an,
der mittels Unterlegscheiben 26 und Muttern 27 auf dem Gelenkzapfen 24 gehalten
wird und z. B. mit der Achse 1 oder 5 oder dem Lagerbock 8 fest verbunden sein kann.
Das Gummipolster 23 ist zweckmäßig mit den Teilen 10 b und 25 durch Vulkanisation
verbunden.
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Bei der Ausführungsform des Gelenkes nach Abb. 8 besitzt die Zugstange
10 ein Gabelende 10 c, in dem die eine Achse 28 eines Kreuzgelenkes gelagert ist,
durch dessen Mittelteil der andere Gelenkzapfen 29 hindurchgeht, an dem der anzulenkende
Teil mittels Augen 30 schwenkbar angreift.