DE2224431C3 - Lageranordnung für einen der Schwenkzapfen zwischen Vorder- und Hinterwagen knickgelenkter Fahrzeuge - Google Patents

Description

Teile um einen inkrementalen Bruchteil gestört ist, wobei gleichzeitig eine selbständige Lagerschmierung erreicht werden soll, und zwar ai< den Stellen ständiger Drehbewegung als auch :in den rostgefährdeten Stellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem einen Arm des Cabclkopfes und der Gabellasche eine ringförmige Kolben-Zylinder-Einheit angeordnet ist, deren Kolben bei Beaufschlagung mit Druckflüssigkeit in Richtung der Gabellasche ausfahrbar ist, welche sich unter dem Druck der Kolben-Zylinder-Einheit an einem weiteren Arm des Gabelkopfes abstützt, und daß in einer zum Zylinderraum des Zylinders führenden Bohrung ein in Richtung des Zylinderraumes öffnendes Rückschlagventil angeordnet ist.

Durch diese Bauart ergibt sich eine selbständige, allein durch den herrschenden Druck im Hydrauliksystem vorgenommene Nachregulierung des Lagerspkls infolge ständiger Beanspruchung des Knickgelenkes und erfordert nicht mehr das Eingreifen der Bedienungsperson, insbesondere nicht mehr deren Entscheidung, wann und in welchem Ausmaß das Lagerspiel nachreguliert werden muß.

Durch diese ständige Selbstregulierung des Lagerspiels bzw. der beim Lenken verursachten Fluchtungsfehler wird einem frühzeitigen Verschleiß vorgegriffen. Es kommt nicht zu dem befürchteten Ausschlagen eines Lagers, weil bereits kleine Änderungen in der axialen Ausrichtung zwischen Schwenkzapfen und dessen Lagerstellen sofort korrigiert werden.

Durch die Verwendung des am Fahrzeug vorhandenen Hydrauliksystems läßt sich gleichzeitig eine kontinuierliche Lagerschmierung erreichen, die in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung von der Zuleitung zum Rückschlagventil abgezweigt wird und durch Bohrungen, die im Schwenkzapfen verlaufen, den Lagerstellen in den miteinander fluchtenden öffnungen des Gabeikopfcs und der Gabellasche zugeführt wird.

An Hand eines Ausfühn'ngsbeispiels ist die Erfindung in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellt und im nachfolgenden erläuKrt.

In der Zeichnung ist die Anordnung eines zweiteilig ausgebildeten Knickgelenkes für Fahrzeuge jeder Art dargestellt, die jeweils einen Vorderwagen und einen Hinterwagen aufweisen, welche beide nach dem Prinzip der Knicklenkung um eine lotrechte Achse schwenkbar sind.

Ein solches Knickgelenk setzt sich üblicherweise aus einem oberen und einem unteren Gabelkopf zusammen, /wischen die jeweils Gabellaschen eingreifen. In die axial zueinander ausgerichteten Bohrungen der Gabelköpfe und Gabellaschen sitzen die Schwenkzapfen des Knickgelenkes.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Gabelköpfe am Hinterwagen 12 und die Gabellaschen £im Vorderwagen 10 angeordnet. Vorder- und Hinterwagen sind mittels eines oberen Schwenkzapfens 42 und eines auf Abstand darunter befindlichen, koaxial ausgerichteten unteren Schwenkzapfens 142 schwenkbar miteinander verbunden.

Der am Hinterwagen 12 vorgesehene obere Gabelkopf besteht aus zwei auf vertikalem Abstand abstehenden Armen 18 und 20. In einen Teil des von diesen Armen gebildeten Zwischenraumes greift die plattenförmig ausgebildete und am Vorderwagen 10 befestigte obere Gabellasche 26 ein. Entsprechend ist die untere Gabellasche 28 zwischen Armen 22 und 24 des unteren Gabelkopfes angeordnet.

Zur Aufnahme des oberen Schwenkzapfens 42 sind in den Armen 18 und 20 des oberen Gabelkopfes miteinander fluchtende Bohrungen 30 und 32 vorgesehen, in die Laufbuchs™ 34 und 36 eingepreßt sind. Ebenso besitzt die obere Gabellasche 26 eine Bohrung 38 mit einer Laufbuchse 40.

ίο Der in den Laufbuchsen 34, 36, 40 der Bohrungen 30, 32, 38 gelagerte obere Schwenkzapfen 42 ist durch eine Scheibe 44 nach oben hin abgedeckt. Diese Scheibe 44 ist mit einem sich radial nach außen erstreckenden Ansatz 46 versehen, der zur Befestigung der Scheibe 44 am oberen Arm 18 des oberen Gabelkopfes mittels eines Schraubbolzens 45 vorgesehen ist.

Der Schraubbolzen 45 ist hierbei in eine Gewindebohrung 52 des oberen Armes 18 einschraubbar. Ein

Federring 48 und ein für die Anlage des Ansatzes 46 mit Nocken versehenes Distanzstück 50 sorgen fiir eine Festlegung der Scheibe 44. Das Distanzstück 50 ist mit einem außen vorstehenden Rand 54 versehen, der auf dem Ansatz 46 aufliegt, so daß der Schwenkzapfen 42 daran gehindert wird, aus den Bohrungen nach oben auszuweichen. Durch Anziehen des Schraubbolzens 45 kann das Distanzstück 50 so weit verdreht werden, bis der Ansatz 46 zwischen dem Nocken des Distanzstückes 50 und einem in der Zeichnung nicht dargestellten, auf der oberen Fläche des Armes 18 befestigten Anschlag verkeilt ist. Auf diese Weise ist der Schwenkzapfen 42 in bezug auf die Arme 18 und 20 des oberen Gabelkopfes festgelegt. Zwischen dem unteren Arm 20 des Gabelkopfes

und der Gabellasche 26 sind Dichtringe 56 und 58 eingelassen, deren Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser des Schwenkzapfens 42 ist. Die aufeinanderliegenden Flächen dieser Dichtringe 56 und 58 sind als Gleitflächen bearbeitet, so daß der Reibungswiderstand bei Verdrehung der Gabellasche 26 in bezug auf den unteren Arm 20 des Gabelkopfes minimal ist. Demzufolge erfolgt die Winkelveränderung des gesamten oberen Knickgelenkes durch Rotation zwischen diesen beiden Dichtringen 56 und

58. Die Dichtringe sind zweckmäßigerweise aus gegossenen gummiartigem Material, wie Urethan, geformt. Dieses Material gewährleistet eine ausreichende Schmierung während der gesamten Lebensdauer des Knickgelenkes, wenn die Dichtringe mit hohem Flächenkontakt zusammengesetzt werden.

Zwischen der Oberseite der Gabellasche 26 und der Unterseite des oberen Arms 18 des Gabelkopfes ist in dem noch verbleibenden Zwischenraum eine ringförmige Kolben-Zylinder-Einheit 60 eingefügt.

Der Zylinder dieser Einheit besteht aus einem ringförmigen Teil 62, in den eine ringförmige Ausnehmung 64 eingeformt ist, die zur Aufnahme des entsprechend ringförmig ausgebildeten Kolbens 66 dient. Der Kolben 66 besitzt eine flache Unterseite 68, die auf der Oberseite der Gabellasche 26 aufliegt. Zum Ende dieser Unterseite 68 hin verjüngt sich dei Kolben in seinem Querschnitt, so daß er innerhalb der ringförmigen Ausnehmung 64 sich verkanten oder verspannen kann.

Jeweils am Außen- und Innenumfang des Kolbens 66 ist dieser gegen die Innenwandung des Zylinders 62 durch ein Paar Kolbenringe 70 abgedichtet, die in Ringnuten der Ausnehmung 64 eingelassen sind.

Dadurch, daß der Kolben, ohne im Zylinder zu fressen, in der Ausnehmung 64 des Zylinders verkanten oder sich verspannen kann, und dadurch, daß die Kolben-Zylinder-Einheit kurzhubig ausgebildet ist, ist es möglich, daß Fluchtungsfehler des Knickgelcnkes kompensiert werden. Ein Fluchtungsfehler zwischen den Achsen der Laufbuchse 40 und des Schwenkzapfens 42 wird darüber hinaus noch dadurch ausgesüchen, daß die Laufbuchse 40 verhältnismäßig kurz im Vergleich zu ihrem Durchmesser ist und aus einem Material, beispielsweise einer Bronzelegierung besteht, welches sich unter Last verformt. Auch die beispielsweise aus Urethan bestehenden Dichtringe 56 und 58 tragen zui Verformbarkeit und damit zum Ausgleich von Fluchtungsfehlern bei.

Durch die Auflagerkraft des Kolbens 66 dreht sich dieser in der Ausnehmung 64 des Zylinders 62 mit der Gabellasche 26 mit. In den Zylinderraum eingeführtes Schmiermittel unierstützt die Verdrehbarkeit des Kolbens 66.

Uni Sxaub und Fremdkörper von der Kolben-Zylinder-Einheit fernzuhalten, ist der verbleibende Spalt zwischen der unteren Begrenzung des Zylinders 62 und der Oberfläche der Gabellasche 26 durch einen Ring 72 abgedichtet.

Um die Kolben-Zylinder-Einheit mit Schmiermittel zu versorgen, steht der Zylinderraum über ein Rückschlagventil 74 und eine Leitung 92 mit einem Zweig des Hydrauliksystems in Verbindung. Das Rückschlagventil 74 ist in einer Bohrung 72 des oberen Arms 18 des Gabelkopfes durchgeführt und an einer Ste"c oberhalb des Kolbens 66 in den Zylindci »2 eingeschraubt. Das Rückschlagventil 74 besteht aus einem Ventilkörper 78, der mit einer Bohrung 80 und einer daran sich anschließenden Bohrung 82 von erweitertem Durchmesser durchsetzt ist. Der Übergang zum kleineren Durchmesser bildet den Sitz 84 einer Ventilkugel 86, die durch eine Feder 88 und einen an deren unterem Ende vorgesehenen Anschlag 90 gegen ihren Sitz 84 gehalten wird, wobei der Anschlag 90 im Ventilkörper 78 befestigt ist.

Das Hydrauliksystem ist lediglich schematisch angedeutet und weist einen Sammelbehälter 98, eine Umlaufpumpe 94 und eine Rücklaufleitung 96 auf. Zur Schmierung genügt es, wenn von der unter Pumpendrack stehenden Rücklaufleitung 96 abgezweigt wird.

Die hydraulische Druckflüssigkeit gelangt über die Leitung 92 in die Bohrung 80 und öffnet dadurch das Ventil 74 und den Zufluß zum Zylinderraum der Kolben-Zylinder-Einheit 60. Der hierdurch mit Druck beaufschlagte Kolben 66 wird daraufhin aus der Ausnehmung 64 herausgefahren und übt einen Druck auf die Gabellasche 26 aus, welche wiederum gegen die Dichtringe 56 und 58 und gegen die Oberseite des unteren Arms 20 des oberen Gabelkopfes drückt.

Sobald der Kolben 66 so weit ausgefahren ist, daß das Spiel im Knickgelcnk aufgefangen ist, besteht Druckausgleich auf beiden Seiten der Ventilkugel 86, so daß die Feder 88 die Ventilkugcl 86 wieder gegen ihren Sitz 84 zurückdrängt. Der in der Bohrung 82 und damit im Zylinderraum der Ausnehmung 64 bestehende Druck reicht aus, um den bei der Lenkung auftretenden axialen Belastungen des Knickgelenkes entgegenzuwirken. Sobald ein durch Verschleiß beim Lenken eingetretener Druckabfall entsteht, öffnet die

ίο sie¹.-, mit konstantem Druck in der Leitung 92 zur Verfügung stehende Flüssigkeit das Ventil 74, bis der Druckausgleich wiederhergestellt ist und der Kolben 66 wieder mit ausreichender Kraft gegen die Gabellasche 26 drückt. Diese Kompensation des beim Lenkvorgang entstehenden Verschleißes geht ständig vor sich.

Während des Lenkvorganges besteht eine relative Verdrehung zwischen der Laufbuchse 40 und dem Schwenkzapfen 42. Eine Schmierung ist daher für diese gegeneinander verdrehbaren Teile wünschenswert. Sie wird ermöglicht durch eine Axialbohrung 100 im Schwenkzapfen 42, die über eine Leitung 102 mit der Rücklaufleitung 96 in Verbindung steht. Von dieser Axialbohrung 100 gehen radial nach außen führende Querbohrungen 104 aus und versorgen das zwischen Schwenkzapfen 42 und Laufbuchse 40 notwendige Spiel mit Schmieröl. An den Rändern der Laufbuchse 40 in Nuten eingesetzte Dicliiringc 108 verhindern ein Auslaufen des Schmieröls.

Da der Schwenkzapfen 42, wenn auch geringfügig, so doch durch Toleranzen bedingt in den Laufbuchsen 34 und 36 verdrehbar ist, besteht die Gefahr einei Rostbildung zwischen Schwenkzapfen und Laufbuchsen, zumal der Schwenkzapfen aus CJründen hoher Festigkeitseigenschaften aus gehärtetem Stahl und die Laufbuchsen 34 und 36 aus ähnlichen Gründen meist aus oberflächengehärtetem kaltverformtem Stahl hergestellt sind, zwei verschiedene Metalle also, die bei unmittelbarem Kontakt zur Rostbildung neigen.

Um eine Rostbildung an diesen Lagerstellen weitgehend zu vermeiden, sind weitere von der axialen Bohrung 1.00 radial nach außen abgehende Querbohrungen 110 und 114 vorgesehen, die das Spiel innerhalb der Laufbuchsen 34 und 36 mit Schmieröl versorgen. Auch an den Rändern dieser Laufbuchsen in Nuten eingesetzte Dichtringe 118 bzw. 120 verhindern ein Auslaufen des Schmieröls.

Auch der untere Schwenkzapfen 142 ist in Laufbüchsen 134 und 136 des Gabelkopfes (Arme 22 und 24) und in einer Laufbuchse 140 in der Gabellasche 28 gelagert und durch eine Platte 144 axial gesichert. Ähnlich wie die Platte 44 des oberen Schwenkzapfens 42 besitzt die Platte 144 einen Ansatz 146, dei durch einen Schraubbolzen 145 festlegbar ist.

Die Schmierung der Lagerstellen (134, 136, 140) erfolgt über eine an eine Leitung 202 angeschlossene axiale Bohrung 200 und Querbohrungen 2:04, 21C und 214.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

stigte Gabellasche mit den Bohrungen für die AufPatentansprüche: nähme des Schwenkzapfens fluchtend eingreift, und der Schwenkzapfen entweder gegenüber dem Gabel-

1. Lageranordnung für einen der Schwenkzap- kopf oder der Gabellasche verdrehbar ist.

fen zwischen Vorder- und Hinterwagen knickge- 5 Das Prinzip der Knicklenkung findet vorwiegend lenkter Fahrzeuge unter Verwendung eines an bei Erdbewegungsfahrzeugen Anwendung, die an iheinem Wagenteil befestigten Gabelkopfes, in den rem Vorderwagen die Räum- oder Ladewerkzeuge die am anderen Wagenteil befestigte Gabellasche und an ihrem Hinterwagen den Antriebsmotor aufmit den Bohrungen für die Aufnahme des weisen.

Schwenkzapfens fluchtend eingreift, und der io Bei unebenem oder aufgewühltem Gelände, wie Schwenkzapfen entweder gegenüber dem Gabel- man es stets im Baustellenbereich vorfindet, sind die kopf oder der Gabellasche verdrehbar ist, da- Gelenkstellen zwischen Vorder- und Hinterwagen durch gekennzeichnet, daß zwischen besonders starken Beanspruchungen in dem Sinne dem einen Arm (18) des Gabelkopfes und der unterworfen, ais die meist paarweise übereinanderlie-Gabellasche (26) eine ringförmige Kolben-Zylin- 15 genden Schwenkzapfen die Neigung zum Kippen hader-Einheit (60) angeordnet ist, deren Kolben ben und hierbei die Laufbuchsen der Lager ausschla-(66) bei Beaufschlagung mit Druckflüssigkeit in gen.

Richtung der Gabellasche (26) ausfahrbar ist, Ähnliche Verschleißerscheinungen treten bei allen

welche sich unter dem Druck der Kolben-Zylin- Lagerstellen auf, die von Achsen durchsetzt sind, an der-Einheit (60) an einem weiteren Arm (20) des 20 welchen endseitig radial gerichtete Kräfte ansetzen, Gabelkopfes abstützt, und daß in einer zum Zy- die die Achse oder Welle aus ihrer normalen ausgelinderraum (64) des Zylinders (62) führenden richteten Lage in den Laufbuchsen in eine verkantete Bohrung (76) ein in Richtung des Zylinderrau- Lage zu kippen suchen. Dies tritt beispielsweise auch mes (64) öffnendes Rückschlagventil (74) an- bei einer Einzelradaufhängung von Kraftfahrzeugen geordnet ist. 25 auf.

2. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch Dei art gerichtete Stöße oder Kräfte, denen sich die gekennzeichnet, daß zwischen der der Kolben- axiale Belastung überlagern kann, führen allgemein Zylinder-Einheit (60) abgewandten Seite der Ga- zu momentanen Fluchtungsfehlern, die bei entsprebellasche (26) und der angrenzenden Seite des chender Häufigkeit ausgeschlagene Lager zur Folge anderen Armes (20) des Gabelkopfes zwei glei- 30 haben. Mitunter haben diese Erscheinungen auch tend aufeinanderliegende Dichtringe (56, 58) ihre Ursache in Fabrikationsungenauigkeiten, bcieinlegbar sind. spielsweise in der Unebenheit der miteinander zu

3. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch verbindenden Flächen bei einem Knickgelenk mittels gekennzeichnet, daß der Kolben (66) einseitig mit Gabelkopf und Gabellasche. Ein weiterer Faktor ist Druckflüssigkeit beaufschlagbar ist, 35 ein großes Verhältnis zwischen Länge und Durch-

4. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch messer der Schwenkzapfen und damit ein großes gekennzeichnet, daß im Schwenkzapfen (42; 142) Drehmoment, welches auf die Enden des Gabelkop-Bohrungen (100, 104, 110, 114; 200, 204, 210, fes einwirkt, wenn auf die Gabellasche eine Auflage- 214) für die Schmierung der Lagerstellen in den kraft ausgeübt wird. Schließlich trägt der übliche miteinander fluchtenden öffnungen des Gabel- 40 Verschleiß zu Fluchtungsfehlern und zum Ausschlakopfes und der Gabellasche angeordnet sind, die gen der Lager bei.

mit dem Hydrauliksystem verbindbar sind. Diese Nachteile wurden bereits durch beispiels-

5. Lageranordnung nach Anspruch 4, dadurch weise aus den USA.-Patentschriften 3 411 809 und gekennzeichnet, daß die Lagerstellen Laufbuch- 3 434 766 bekannten Mitteln zu lösen versucht. Jesen (32, 34, 40; 132, 134, 140) aufweisen, die 45 doch muß hierbei das sich einstellende Lagerspiel peden Schwenkzapfen (42; 142) aufnehmen und für riodisch nachreguliert werden und erfordert somit die Schmierung nach außen mittels Dichtringen eine Überwachung, die hinsichtlich Anfall und Aus- (108, 118,120) abdichtbar sind. maß vom Bedienungspersonal nach eigenem Ermes-

6. Lageranordnung nach den Ansprüchen 4 sen bestimmt wird.

und 5, dadurch gekennzeichnet, daß von den 50 Es ist aus der USA.-Patentschrift 2 344 808 beBohrungen im Schwenkzapfen (42; 142) Quer- kannt, bei einem Gelenkprinzip der eingangs genannbohrungen (104, 110, 114; 204, 210, 214) in den ten Bauart den einen Gelenkarm mittels einer in Zwischenraum jeweils zweier Dichtringe (108, Richtung des Schwenkzapfens wirkenden Feder ge- 118, 120) führen, und die Querbohrungen über gen einen Gelenkarm des Gabelkopfes anzudrücken, eine gemeinsame axiale Bohrung (100; 200) an 55 um Spiel infolge Verschleißerscheinungen auszudas Hydrauliksystem anschließbar sind. schalten. Um Fluchtungsfehler und Verschleiß der

gegeneinander verdrehbaren Teile fortlaufend zu kompensieren, muß die anfängliche Federkraft groß genug sein, was jedoch die Reibung zwischen den

60 Teilen vergrößert. Andererseits bringt das allmähliche Nachlassen der Federkraft eine geringe Langzeitwirkung dieser Anordnung mit sich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lageranord- einer Lageranordnung der eingangs genannten Baunung für einen der Schwenkzapfen zwischen Vorder- 65 art eine selbständige und fortlaufende Kompensation und Hinterwagen Wnickgelenkter Fahrzeuge unter von Fluchtungsfehlern und Verschleiß der gegenein-Verwendung eines an einem Wagenteil befestigten ander verdrehbaren Teile zu erzielen, und zwar im-Gabelkopfes, in den die am anderen Wagenteil befe- mer dann, wenn die normale Ausrichtung dieser