DE1405339A1

DE1405339A1 - Elastische Verbindung verwindungssteifer Aufbauten mit verwindungsweichen Fahrgestellen

Info

Publication number: DE1405339A1
Application number: DE19591405339
Authority: DE
Inventors: Josef Wenzl
Original assignee: LUTHER WERKE
Current assignee: LUTHER WERKE
Priority date: 1959-01-29
Filing date: 1959-01-29
Publication date: 1969-04-30
Also published as: GB867360A; BE582913A; FR1235165A

Description

Firma Luther-Werke, - 1405339

Luther GmbH & Co,, Braunschweig

Elastische Verbindung verwindungssteifer Aufbauten mit verwin-

dungsweichen Fahrgestellen

Die Erfindung betrifft eine ,elastische Verbindung verwindungssteifer Aufbauten, wie Tanks od.dgl. mit verwindungsweichen Fahrgestellen von Straßen- und Geländefahrzeugen, bei der zwischen Stützgliedern des Aufbaues und dem Fahrgestell elastische Gummipolster an den Fahrgestell-Längsseiten und eine elastische Drehverbindung am Fahrgestellende in der senkrechten Längsmittelebene angeordnet sind.

Es sind bei Fahrzeugen die verschiedensten Ausführungsformen von I^?ederungselementen sowie auch die verschiedensten Anordnungen solcher Elemente in Bezug auf Chassis und Aufbau bekannt. Insbesondere sind auch Gummi-Metall-Federungselemente für die Abfederung von Fahrzeugaufbauten bekannt. Irisbesondere bei Schienenfahrzeugen hat man jeweils zwei im Horizontalschnitt V-förmige Gummi-Metall-Federpakete verwendet, die beiderseits der Achsbuchse bzw. der Achse befestigt sind und bei Belastung der Achse auf Schub und Druck beansprucht werden. Die Federpakete sind so ausgebildet, daß sie in den drei Hauptrichtungen völlig verschiedene Federkonstanten aufweisen. Sie bestehen jeweils aus V-förmigen Metallform-

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(Art. 7 § l Abs.2 Nr. 1 Satz 3 des Änderungsgss. v..4. 9.1967)!

teilen, die zwischen entsprechenden Schichten aus Gummi angeordnet und zu einem geschlossenen Paket zusammenvulkanisiert sind. Diese Federpakete werden schräg zur Lotrechten angeordnet, wobei die Neigung der beiden zusammenwirkenden Federpakete entgegengesetzt ist. Je nach Dicke der Gummischichten und dem Winkel des V-förmigen Querschnitts sowie je nach Neigung gegenüber der Senkrechten ergeben sich unterschiedliche Federkonstanten in den verschiedenen Sichtungen. Bei der beschriebenen Anordnung ist die Federung in senkrechter Richtung wesentlich weicher als in Fahrtrichtung. Der Vorteil einer solchen Feder besteht vor allem darin, daß diese für sich allein die Führung der Achse übernehmen kann, wobei diese Führung spielfrei, elastisch und wartungsfrei ist. Durch die große Steifigkeit der Federn senkrecht zu der Ebene der Metalleinlagen ergibt sich der weitere Vorteil, daß starke Bremsmomente und Beschleunigungsmomente aufgenommen werden können. Derartige Federn bzw. Federpakete sind schon seit mehreren Jahrzehnten bekannt.

Besondere Probleme für die Abfederung bestehen bei Fahrzeugen, z.B. mit Tankaufbauten od.dgl. Aufbauten auf einem Chassis. Die Lagerung von großen tankförmigen Aufbauten auf Fahrgestellen bietet insofern Schwierigkeiten, als die Tanks od.dgl. Aufbauten in sich vollständig steif sind und Verwindungen um die Längsachse nicht zulassen, während die Fahrgestellrahmen oder Chassis moderner Bauart im allgemeinen möglichst verwindungsweich gebaut sind, so daß sie sich ohne übermäßige Beanspru-

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Chung der Materialien leicht den Unebenheiten der Fahrbahn oder des Geländes anpassen können. Die von dem Chassis weich aufgenommenen Verwindungen müssen von dem verwindungssteifen Aufbau sicher aufgenommen werden, so daß es häufig notwendig ist, die Aufbauten, insbesondere Tanks, wesentlich steifer und schwerer auszubilden, als es für die Aufnahme der Last durch die Ladung notwendig wäre. Dennoch lassen sich bei Dauerbeanspruchungen Materialermüdungen in dem verwindungssteifen Aufbau nicht vermeiden.

Man hat daher schon lange seine besondere Aufmerksamkeit der Lagerung zwischen verwindungssteifem Aufbau und verwindungsweichem Chassis geschenkt, um nach Möglichkeit durch die Ausbildung der elastischen Lagerüngselemente die Verwindungskrafte von dem Aufbau weitgehend fernzuhalten. Zu diesem Zweck ist es bekannt, an der Tankunterseite entlang der Längsmittellinie nach unten ragende Paßstifte vorzusehen, die in entsprechende Bohrungen im Chassis eingreifen, um eine gewisse begrenzte Kippmöglichkeit des Tanks um die Längsachse zu ermöglichen, wobei diese Kippkräfte durch auf Zug beanspruchbare Federelemente im Abstand von der Längsmitte!ebene aufgenommen werden sollen. Die Bewegungsmöglichkeit ist außerordentlich begrenzt, während außerdem die Federelemente, wenn sie ausreichende Zugkräfte aufnehmen sollen, relativ steif sein müssen, so daß ein erheblicher Teil der Verwindungskrafte des Chassis auch in den Tankaufbau übergeleitet wird. Außerdem unterliegen die

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auf Zug beanspruchten Gummifederelemente einem starken Materialverschleiß.

Weiterhin ist es bei Fahrzeugen mit Tankaufbau bekannt, am vorderen Ende des Tankes diesen an zwei seitlichen Drehlagern am Chassis abzustützen, welche eine quer zur Fahrtrichtung verlaufende horizontale Drehachse aufweisen und durch Gummidrehlager gebildet werden, während der Tank am rückwärtigen Ende durch zwei seitliche zur senkrechten Tanklängsmittelebene dachförmig geneigte Gummiauflager abgestützt ist. Eine Verhinderung der Einleitung von Verwindungskräften auf den Tankaufbau läßt sich hierdurch nicht erreichen, da die Drehachse quer zur Verwindungsachse des Fahrzeuges liegt und von der senkrechten Längsmittelebene des Aufbaues einen relativ großen Abstand besitzt. Die Drehgelenke besitzen außerdem nur in Drehrichtung eine größere Elastizität, während sie gegenüber Kippkräften quer zur senkrechten Längeinittelebene eine große Steifigkeit besitzen, so daß über diese Punkte die Verwindungskräfte im erheblichen Maße in den Tankaufbau eingeleitet werden können. Die hintere sattelförmige Abstützung des Tankaufbaus beansprucht die entsprechenden elastischen Gummizwischenlagen ausschließlich auf Druck. Auch diese Federung ist relativ steif, so daß ein elastisches Abfangen der Verwindungskräfte auch an diesen Stellen nur bedingt möglich ist.

Ua die bei flüssigem Tankinhalt durch die Bewegungen der Flüssigkeit während .der Fahrt auftretenden stark wechselnden Be-

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anspruchungen in beiden !Längsrichtungen des Fahrzeuges sicher aufnehmen zu können, ist es weiterhin bekannt, bei einem Fahrzeug mit Tankaufbau auf jeder Seite des Aufbaus seitlich vorspringende Stützarme anzuordnen, die vor dem Schwerpunkt des Aufbaues in Fahrtrichtung und hinter dem Schwerpunkt entgegen der Fahrtrichtung horizontal abgewinkelt sind und deren Enden in entsprechenden Lagertaschen unter Zwischenschaltung einer elastischen Masse aufgenommen sind. Durch die Arme und die Aufnahmen lassen sich Schubkräfte in beiden Richtungen sicher aufnehmen, wobei für die jeweilige Schubrichtung jeweils ein Satz der Elemente auf Druck beansprucht ist* Die Federungsmöglichkeiten dieser Anordnung senkrecht zur horizontalen Ebene sind jedoch gering, so daß Verwindungskräfte mit dieser bekannten Anordnung vom Tankaufbau nicht ferngehalten werden können. Eb ist also erforderlich, auch das Chassis entsprechend verwindungssteif auszubilden bzw. den Tankaufbau stärker auszubilden, damit er imstande ist, die Verwindungskräfte aufzunehmen.

Bei kleineren Fahrzeugen ist es bekannt, den Aufbau nur an drei Punkten abzustützen, und zwar an zwei seitlich der Längsmittelebene angeordneten Stützpunkten am hinteren Ende des Aufbaues und durch eine gelenkige Abstützung am vorderen Ende des Aufbaues, welche etwa in der Längsmittelebene des Aufbaues liegt. Diese Abstützung erfolgt mit starren Gelenken, die eine Abfederung nicht ermöglichen. Hierzu sind vielmehr besondere Federungselemente notwendig. Außerdem eignet sich diese Drei-

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punktabstützung nur für kleinere Aufbauten geringer Länge und geringen Gewichtes.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unter Ausnutzung bekannter Federungselemente eine elastische Verbindung zwischen verwindungssteifen Aufbauten, insbesondere Tanks, mit verwindungsweichen Fahrgestellen von Straßen oder Geländefahrzeugen der eingangs angegebenen Art so weiterzubilden, daß ohne große Beanspruchung der Federungselemente eine sichere Verbindung zwischen den beiden Teilen erreicht wird, ohne daß die Fahreigenschaften des Fahrzeugs beeinträchtigt werden und ohne daß der Aufbau durch die starke Verwindungsmoglichkeit des Chassis gefährdet wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an den Fahrgestell-Längsseiten lediglich zwei Paar nahe und symmetrisch zum Schwerpunkt des Aufbaus am Fahrgestellrahmen angeordnete Verbindungsstellen mit an sich bekannten Gummipolstern vorgesehen sind, die aus durch einvulkanisierte Blechlamellen gestaffelt armierten, im Querschnitt winkel- oder schalenförmigen Gummikörpern bestehen, die unter entgegengesetzter Neigung zur Lotrechten paarweise derart angeordnet sind, daß sie die entsprechend keilförmig oder kegelförmig ausgebildeten Stützglieder des Aufbaus taschenartig umfassen, wobei jeweils zwischen Stütstglied und Fahrgestell eine federnd nachgiebige Halteeinrichtung vorgesehen ist, die das Abheben des Aufbaus vom Fahr-

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gestell In senkrechter Richtung elastisch begrenzt, und daß als Drehverbindung ein einziges, an sich bekanntes, kugelförmiges elastisches Stützelement dient, das in der senkrechten Ebene der Verwindungsachse des Fahrgestells an dessem vorderen Ende derart angeordnet ist, daß es den Aufbau allseitig beweglich abstützt.

Durch die Anordnung der an den Längsseiten liegenden Verbindungsstellen nahe dem Schwerpunkt des Aufbaues wird zunächst einmal erreicht, daß die .Vege der Relativbewegungen zwischen Chassis und Aufbau trotz starker Verwindungsmöglichkeit des Chassis im Bereich der Verbindungsstellen klein bleiben und daher sicher beherrscht werden können. Dadurch wird erst die Voraussetzung dafür geschaffen, daß die an sich bekannten gestaffelt armierten Gummielemente zur Verbindung von Chassis und Aufbau verwendet werden können, bei denen die Relativbewegung zwischen den Teilen in allen Richtungen unter elastischer Kontrolle steht. Es kommt dabei nicht lediglich auf die Auswahl besonderer Federelemente unter den bekannten Elementen an, sondern vor allem auf die besondere Anordnung der Lage der Verbindungsstellen, welche Anordnung verhindert, daß die verwendeten Gummielemente große Relativbewegungen aufnehmen müssen und daher einer übermäßigen Beanspruchung unterliegen. Gleichzeitig aber werden diese an sich bekannten gestaffelt armierten Gummipolster in besonderer Weise für den hier vorliegenden Verwendungszweck angepaßt, so daß praktisch die gleichen Vorteil der an sich be-

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kannten DreipunktabStützung erhalten wird, ohne daß eine Abstützung nur an drei Punkten notwendig ist. Eine solche Abstützung an drei Punkten ist für die Einleitung der erheblichen, durch die Bewegungen des Tankinhaltes wesentlich verstärkten Kräfte nicht möglich. Durch die Abstützung gemäß der vorliegen-^ den Erfindung dagegen können starke Kräfte ohne komplizierten Aufbau sicher aufgenommen und von dem Tankaufbau ferngehalten werden, so daß dieser außerordentlich leicht und aus dünnwandigem Material hergestellt werden kann. Bei der neuen Anordnung nehmen alle vier Verbindungsstellen an den Längsseiten bei jeder Relativbewegung an der Aufnahme und Weiterleitung der Kräfte teil, so daß sich die Kräfte auf die vier Verbindungsstellen verteilen. Örtliche Spannungsspitzen lassen sich daher mit Sicherheit vermeiden. Das einzige Kugelgelenk am vorderen Ende des Aufbaus stellt dabei sicher, daß der Tankaufbau die erforderlichen Selativbewegungen ohne größeren Zwang ausführen kann, während gleichzeitig zu starke Kippbewegungen in Fahrzeuglängsrichtung, die hauptsächlich bei Abbremsen und Wiederbeschleunigung auftreten können, sicher abgefangen werden.

Vorteilhafterweise sind die Verbindungsmittel paarweise auf gegenüberliegenden Außen- und paarweise auf gegenüberliegenden Innenseiten des Fahrgestellrahmens angeordnet.

Jede Halteeinrichtung weist dabei zweckmäßigerweise einen zentral durch das keilförmige Stützglied und eine die gummikörper-

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lose aufnehmende Halterung am Fahrgestell ragenden Bolzen auf, der unter Zwischenschaltung von vorzugsweise tellerförmigen Federelementen das Stützglied und die Halterung unter einstellbarer Vorspannung nachgiebig verbindet.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Verbindungsstelle zwischen einem Tank als Aufbau und dem Fahrgestell gemäß der vorliegenden Erfindung im senkrechten Schnitt.

Fig. 2 eine Draufsicht auf den die Verbindungsmittel tragenden Hilfsrahmen des Fahrgestelles des abgenommenen Aufbaus (Tank) in einem Querschnitt durch dessen Stützbügel.

Fig. 3 eine Teilansicht des Aufbaues und des Fahrgestelles von vorne.

Fig. 4 einen Teilquerschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 2.

Fig. 5 einen Teilquerschnitt nach der Linie V-V der Fig. 2 und die

Fig. 6 und 7 die kugelige Abstützung des vorderen Aufbauendes am Fahrgestell.

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Von den elastischen Verbindungsmitteln sind erfindungsgemäß zwei Paar nahe und symmetrisch zum Schwerpunkt S dee verwindungssteifen Aufbaues 1 angeordnet. Zu diesem Zweck ist an jedem Ende der zur Abstützung des verwindungssteifen Aufbaues, z.B. eines Tanks 1 am Fahrgestellrahmen 2 dienenden den Schwerpunkt S des Aufbaues nahe und symmetrisch zu ihm angeordneten Traversen 3 z.B. durch Schweißen ein keilförmiger Stützbügel 4 befestigt, der einen z.B. winkelförmigen Querschnitt besitzt, falls auch die verwendeten Gummikörper 10 winkelförmig profiliert sind, wie das beim dargestellten Beispiel, siehe insbesondere Fig. 2, der Fall ist. Beim Fahrgestellrahmen 2 handelt es sich um Hilfsträger, die, wie die Fig. ö bis 5 erkennen lassen, an den eigentlichen Längsträgern 5 des Fahrgestelles befestigt sind. An diesem Hilfsträger ist je Verbindungsstelle durch Schweißen eine Plattform 6 befestigt, auf deren Enden entgegengesetzt geneigte Winkelschienen 7 aufgeschweißt sind, die an ihrem oberen Ende durch eine Querschiene 8 miteinander verbunden sind. In die auf diese Weise gebildete Halterung werden zwei an sich bekannte durch einvulkanisierte Blechlamellen 9 armierte Gummikörper 10 von z.B. winkelförmigem Querschnitt so eingelegt, daß sie zwischen sich eine keilförmige Tasche für den zwischen ihnen eingeschobenen entsprechend keilförmig gestalteten Stützbügel 4 des Aufbaues 1 bilden. Infolge des bekannten gestaffelten Aufbaues eines jeden Gummikörpers 10 und seines winkelförmigen Querschnittes sind die Stützbügel 4 des Aufbaues in diesen Gummikörpertaschen allseitig elastisch beweglich und geführt, so daß Verwindungen des Fahrgestelles in den Gummikörpertaschen ela-

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stisch kompensiert werden und. keinerlei sonstige Führungsmittel zwischen Aufbau und Fahrgestell notwendig sind.

Zur Befestigung der beiden Gummikörper 10 in der Halterung 6, 7, 8 dient erfindungsgemäß ein Schraubbolzen 11, der durch eine Bohrung der Plattform 6 eingeschoben wird und der in einer Mutter 12 verschraubbar ist, die zwischen den unteren durch Quersteg verbundenen und im Querschnitt einander mit ihrer offenen Seite zugekehrte Winkel bildenden Enden des Stützbügels 4 unverdrehbar gehalten wird, wobei sie sich gegen den Quersteg des Bügels 4 legt.

Zwischen den Kopf 13 des Schraubbolzens 11 und die Unterseite der Plattform 6 sind über den Bolzen geschobene Tellerfedern 14 angeordnet, so daß auch bei fest angezogener Mutter 12 eine axiale elastische Beweglichkeit zwischen Stützbügel 4 des Aufbaues und der Gummikörperhalterung 6, 7 auch in Richtung nach oben besteht.

Die erfindungswesentliche Verteilung der elastischen Verbindungsmittel zeigt Fig. 2. Hier sind die beiden Seiten des Fahrgestellrahmens 2 die Verbindungsmittel paarweise nahe und symmetrisch zum Schwerpunkt S des Aufbaues 1 angeordnet. Dabei können sie je nach Zweckmäßigkeit auf den Außenseiten des Fahrgestellrahmens 2 oder auf dessen Innenseiten einander gegenüberliegend angeordnet sein. Besondere Vorteile bietet die letztere Anordnung deshalb, weil hierbei die elastischen Ver-

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bindungsmittel der Verwindungeachse V des Fahrzeuges besondere nahegerückt liegen, so daß große Verwindungsausschläge nur kleine Ausgleichwege in den elastischen Verbindungsmitteln erfordern. Die erstgenannte Art der Anordnung aber bietet den Vorteil einer breiteren Abstützung des Aufbaues am Fahrgestell. Eine Kombination beider Anordnungsarten, wie sie Fig. 2 zeigt, hat den Vorzug, daß man die Vorteile beider Anordnungsarten miteinander vereinigt.

Da der Schwerpunkt S des Aufbaues nicht in der Ebene der Verbindungsmittel, sondern in einer darüber liegenden Ebene liegt, so kann bei plötzlichem Bremsen der Fahrt vom Schwerpunkt aus ein nach vorn gerichtetes Kippmoment zwischen Aufbau und Fahrgestell erzeugt werden. Um dieses aufzunehmen, ist in weiterer Ausbildung der Erfindung das vordere Ende des Aufbaues 1 auf einer Traverse 15 des Fahrgestellrahmens 2 mittels einer kugeligen Lagerung mittig, d.h. in der senkrechten Ebene der Verwin-

dungsachse V des Fahrgestellrahmens, an diesem abgestützt. Eine allseitige elastische Beweglichkeit dieser Abstützung ist dadurch gegeben, daß ein um einen in Fahrtrichtung liegenden Bolzen 16 schwingender zweiarmiger Hebel 17 mit seinem Bolzen mittels einer durch Gummihalbschalen 18 elastisch gemachten Kugelabstützung 19 in einem Joch 20 des Aufbaues 1 gelagert ist und die beiden Enden des zweiarmigen Hebels 17 mittels je eines Bolzens 21 an der Traverse 15 befestigt sind. Die Bolzen 21 können sich in gewissen Grenzen axial frei in ihren Bohrungen in der Traverse

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15 bewegen, und zwar elastisch dadurch, daß auf jeden Bolzen eine Säule 22 von Tellerfedern aufgeschoben ist, die sich an der Traverse 15 einerseits und den Enden der Hebel 17 andererseits abstützen, wobei zwischen den Muttern 23 der Bolzen 21 und der Unterseite der Traverse 15 ein entsprechendes Bewegungsspiel vorgesehen ist.

Selbstverständlich können die Gummikörper IO statt winkelförmig auch trapezförmig oder irgendwie anders schalenförmig umgreifend gestaltet sein, was an sich für diese Gummikörper bekannt ist.

Auch können die Halterungen, wenn die besonderen Bauverhältnisse des Fahrzeuges dies erfordern, in anderer als hierüber beschriebener Weise ausgeführt werden. Wesentlich nur ist, daß gemäß vorliegender Erfindung in den bekannten gestaffelt aufgebauten durch einvulkanisierte Bleche armierten und winkel- oder trapezförmigem Querschnitt gestaltenden Gummikörpern ein Mittel erkannt ist, das sich besonders gut für den Erfindungszweck einer elastischen Abstützung verwindungssteifer Aufbauten auf verwindungsweichen Fahrgestellen von Straßenfahrzeugen nahe dem Schwerpunkt des Aufbaues eignet, weil es Einwirkungen der Fahrgestellverwindungen auf ihre Aufbauten völlig ausschließt, so daß z.B. selbst auch Großtanks aus Leichtmetall ohne Gefahr der Mißbildung mit solchen verwindungsweichen Fahrgestellen verbunden werden können, wobei andererseits diese Gummikörper stärke-

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ren Druckbeanspruchungen, denen sie bei Geschwindigkeitswechsel in Folge der Massenträgheit des gefüllten Tanks od.dgl. ausgesetzt sind, ebenfalls gewachsen sind.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1. Elastische Verbindung verwindungssteifer Aufbauten, wie Tanks od.dgl. mit verwindungsweichen Fahrgestellen von Straßen- und Geländefahrzeugen, bei der zwischen Stützgliedern des Aufbaues und dem Fahrgestell elastische Gummipolster an den Fahrgestell-Längsseiten und eine elastische Drehverbindung am
Fahrgestellende in der senkrechten Längsmittelebene angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet , daß an den Fahrgesteil-Längsseiten lediglich zwei Paar nahe und symmetrisch zum Schwerpunkt (S) des Aufbaues (1) am Fahrgestellrahmen (2) angeordnete Verbindungsstellen mit an sich bekannten
Gummipolstern vorgesehen sind, die aus durch einvulkanisierte Blechlamellen (9) gestaffelt armierten, im Querschnitt winkel- oder schalenförmigen, Gummikörpern (10) bestehen, die unter
entgegengesetzter Neigung zur Lotrechten paarweise derart angeordnet sind, daß sie die entsprechend keilförmig oder kegelförmig ausgebildeten Stützglieder (4) des Aufbaues (1) taschenartig umfassen und jeweils zwischen Stützglied und Fahrgestell eine federnd nachgiebige Halteeinrichtung (11, 14) vorgesehen ist, die das Abheben des Aufbaues vom Fahrgestellrahmen in
senkrechter Richtung elastisch begrenzt, und daß als Drehverbindung ein einziges, an sich bekanntes, kugelförmiges elastisches Stützelement (18, 19) dient, das in der senkrechten
Ebene der Verwindungsachse (V) des Fahrgestelles an desseni
vorderen Ende derart angeordnet ist, daß es den Aufbau allseitig beweglich abstützt.

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2. Elastische Verbindung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindungsmittel paarweise auf gegenüberliegenden Außen- und paarweise auf gegenüberliegenden Innenseiten des Fahrgestellrahmens (2) angeordnet sind.

3. Gummikörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß jede Halteeinrichtung einen zentral durch das keilförmige Stützglied und eine die Gummikörper lose aufnehmende Halterung (7) am Fahrgestell (2) ragenden Bolzen (11) aufweist, der unter Zwischenschaltung von vorzugsweise tellerförmigen Federelementen (14) das Stützglied und die Halterung unter einstellbarer Vorspannung nachgiebig verbindet.

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