DE3152724C2 - Springing for a rigid axle with floating suspension - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Federung für eine pendelnd aufgehängte Starrachse.

Landwirtschaftliche Traktoren, Gabelstapler, Golffahrzeuge und Erdbewegungsfahrzeuge, wie beispielsweise Frontlader, verwen­ den an Zapfen drehgelagerte Achsen, d. h. sogenannte pendelnd aufgehängte Starrachsen. Normalerweise ist eine zapfen­ gelagerte Achse durch Lagerblöcke am Fahrzeugrahmen ange­ ordnet. Die gemeinsame Drehachse der Zapfen verläuft dabei parallel zur Längsachse des Fahrzeugs, und zwar in Richtung der Fahrzeugbewegung.

Zwischen den Zapfen und den Lagerblöcken bzw. den Lagerdeckeln befinden sich elastische aus Elastomermaterial bestehende Hülsen, die sowohl hinsichtlich Druck als auch durch Scher­ kraft beansprucht sind. Die Druckkräfte ergeben sich infolge des Fahrzeuggewichts und der von der Fahrbahn auf die Achse übertragenen Kräfte. Insbesondere das Fahrzeuggewicht liegt auf den Lagerblöcken und drückt die Hülsen zusammen, was wiederum diese Kraft auf die Zapfen, die Achse und die Räder überträgt. Die Hülsen sind dabei scherkraftbelastet um der Drehung der Achse um die Fahrzeuglängsachse entgegenzuwirken.

Die bei diesen bekannten Federungs- und Aufhängungssystemen verwendeten, aus Elastomermaterial bestehenden Hülsen oder Schalen haben keine lange Betriebslebensdauer. Diese Schalen oder Hülsen sind derart ausgelegt, daß sie der Drehung der Fahrzeugachse Widerstand entgegensetzen und zwar durch Herumklemmen um die Zapfen und durch ihre Wirkung wie Torsionsfedern. Die Drehung der Zapfen bewirkt, daß die Schalen ihre Elastizität verlieren und Abrieb ausgesetzt sind, was zu einem Lockern der Schalen und damit auch zu einer Lockerung im Achsaufhängungssystem führt. Diese bekannten Systeme besitzen auch keine Möglichkeit für ein Nachstellen entsprechend dem Fortschritt des Abriebs, so daß beim Auftreten einer Lockerung die Schalen oder Büchsen ersetzt werden müssen.

Ein Beispiel für den obengenannten Stand der Technik ist die US-PS 28 35 507. Daneben sei noch auf die DE-PS 7 10 268 hingewiesen, in der zum einen eine Buchsenlagerung der oben bereits erläuterten problematischen Art und zum anderen eine weitere Federanordnung zur Abstützung einer Achsbewegung gezeigt ist. Diese Federanordnung verwendet einen Elastomer­ block, der von einem mit dem Fahrzeugrahmen verbundenen Bolzen durchsetzt wird. Die Konstruktion der DE-PS 7 10 268 ist dabei als Zusatzfeder bei einer ansonsten querblattgefederten Achse vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Federung für die Pendelbewegung einer pendelnd aufgehängten Starrachse derart auszubilden, daß eine präzise Achsführung und eine Entlastung der elastischen Elemente von Radlast und Stößen erreicht wird.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Bevorzugte Aus­ gestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen. In der Zeichnung ist

Fig. 1 eine perspektivische Explo­ sionsansicht eines Ausführungsbei­ spiels der Erfindung;

Fig. 2 ein Teilschnitt längs Linie II-II des Ausführungsbeispiels der Fig. 1, wobei die dargestellten Tei­ le in ihrer zusammengebauten Form gezeigt sind;

Fig. 3 ein Querschnitt längs der Linie III-III des Ausführungsbeispiels der Fig. 2.

In den Figuren zeigt die Fig. 1 eine zapfengelagerte Achs­ anordnung 8 zur Aufhängung von zwei Rädern 12, 12′ an einem Fahrzeugrahmen 10. Da die Vorrichtung zahlreiche identische Teile aufweist, wie beispielsweise die Räder 12, 12′ werden diese gemeinsamen Teile durch das gleiche Bezugszeichen be­ zeichnet, und zwar unterschieden durch einen ′. Die Achsan­ ordnung 8 weist einen Achskörper 14 auf, der zur Halterung von zwei Achsschenkeln 18, 18′ zwei Achsschenkelbolzen 16, 16′ verwendet. Die Räder 12, 12′ sind auf Radfelgen ange­ ordnet, die jeweils auf eine Nabe 20, 20′ angeordnet sind. Die Naben 20, 20′ sind jeweils auf Zapfen drehbar gelagert, die mit dem Achsschenkel 18, 18′ verbunden sind. Die Achsschenkel 18, 18′ sind durch die Lenkarme 22, 22′ um die Achsschenkelbolzen 16, 16′ verschwenkbar. Diese Bauteile sind von bekannter Konstruktion.

Der Achskörper 14 - vergl. dazu Fig. 1 - weist ferner zwei Lagerzapfen 30, 30′ auf, die eine gemeinsame Dreh­ achse 32 besitzen, die parallel zur nicht gezeigten Längs­ mittellinie des Fahrzeugs verläuft. Die Drehachse 32 ist eben­ falls in der Richtung der Fahrzeugbewegung ausgerichtet. Die Achsanordnung 8 weist ferner eine Lagerungsanordnung 40 auf, um die Zapfen 30, 30′ bezüglich der zwei Lagerdeckel 34, 34′ von üblicher Konstruktion zu tragen. Die Lagerungsanordnungen 40 an jedem Ende der Achsanordnung 8 sind identisch. Die Lagerdeckel 34, 34′ sind am Rahmen 10 durch Bolzen 36, 36′ befestigt. Jeder Zapfen 30, 30′ wird in einem Lagerdeckel 34, 34′ durch eine geteilte Büchse 38, 38′ ge­ tragen. Diese Büchsen können entweder aus Bronze bestehen oder stahlverstärkte Lager sein und sehen im wesentlichen keinen Widerstand gegenüber der Drehung der Zapfen 30, 30′ um die Drehachse 32 vor. Die Büchsen 38, 38′ übertragen das Fahrzeugge­ wicht durch den Rahmen 10 zur Lenkachse 14.

Gemäß den Fig. 1 und 2 weist die Lagerungsanordnung 40, 40′ einen Riegel 42, 42′ auf, und zwar ange­ schweißt an eine Stirnfläche 43 jedes Zapfens 30, 30′. Jeder Riegel 42, 42′ ist langgestreckt, starr, im Querschnitt rechteckig und ist in Querrichtung (vorzugsweise senkrecht) zur Drehachse 32 der Zapfen 30, 30′ angeordnet. Der Riegel 42, 42′ ist ein starres Glied, das sich um die Achse 32 infolge der Dreh­ bewegung der Lenkachse 14 dreht.

Jeder Zapfen 30, 30′ und jeder Riegel 42, 42′ steht - vergl. Fig. 1, 2 und 3 - mit einem Federelement 44, 44′ in Eingriff, das durch Bolzen an der Endstirnfläche eines entsprechenden Lagerdeckels 34, 34′ befestigt ist. Es sei darauf hingewiesen, daß das Federelement 44 an einem beliebigen Teil durch Schrauben (Bolzen) befestigt sein kann, wenn dieses bezüglich der Achse 14; 14′ oder des Zapfens 30, 30′ festliegt. Das Federelement weist ein elastisches Element 46, 46′ auf und hat einen im ganzen kreisförmigen Querschnitt und ist aus einem Elastomermaterial, wie beispielsweise Gummi, hergestellt. Das elastische Element 46, 46′ weist in einer Stirnfläche einen langgestreckten Schlitz 48, 48′ auf, der derart bemessen ist, daß er dem Riegel 42, 42′ in einer Gleitpassung aufnimmt. Jedes Federelement 44 weist auch eine nicht deformierbare Druckplatte 50, 50′ auf, die aus Stahl hergestellt ist. Das Feder­ element 44, 44′ ist starr am Lagerdeckel 34, 34′ durch eine Viel­ zahl von Schrauben 52, 52′ befestigt, die durch die Druckplatte 50, 50′ und das elastische Element 46, 46′ verlaufen.

Die oben beschriebene Achsanordnung 8 kann bei jedem Fahrzeug mit einer schwenkbar gelagerten Achse Verwendung finden. Sol­ che Fahrzeuge sind Traktoren, Golfkarren, Gabelstapler und Erdbewegungsfahrzeuge, wie beispielsweise Frontlader.

Die Achsanordnung 8 wird am Rahmen 10 des Fahrzeugs dadurch eingebaut, daß man als erstes die Zapfen 30, 30′ in Position mit den Lagerdeckeln 34, 34′ anordnet. Der Achskörper 14 kann sich frei innerhalb der Lagerdeckel um die Achse 32 drehen, weil die Lagerdeckel 34, 34′ keinen Torsionswiderstand vor­ sehen. Nachdem die Lenkachse 14 sich in ihrer Position be­ findet, werden die Schrauben 52, 52′ durch die Federelemente 44, 44′ geführt und festgezogen. Die Federelemente erzeugen einen vorbestimmten elastischen Widerstand gegenüber einer Bewegung des Riegels 42, 42′ und damit des Achskörpers, wie unten be­ schrieben.

Der Achskörper 14 und der Rahmen 10 verdrehen verschwenken gegen­ einander um die Drehachse 32, wenn im Betrieb äußere Kräfte darauf ausgeübt werden. Die Bewegung des Achskörpers 14 wird auf die Riegel 42, 42′ übertragen, die ein inte­ graler Teil der Achse sind. Die Drehung der Riegel 42, 42′ um die Drehachse 32 belastet die elastischen Elemente 46, 46′ auf Druck, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Die Feder­ elemente 44, 44′ sind starr durch Schrauben 52, 52′ an den stationären Lagerdeckeln 34, 34′ befestigt. Somit wird die Drehung der starren Riegel 42, 42′ um die Achse 32 elastisch durch die deformierbaren Elemente 46, 46′ beschränkt. In gleicher Weise wird die Bewegung des Rahmens 10 über die Schrauben 52, 52′ auf die de­ formierbaren Elemente übertragen, und die Drehung des Rahmens 10 um die Achse 32 wird elastisch durch die Riegel 42, 42′ beschränkt.

Wenn die Federelemente 44, 44′ Abrieb ausgesetzt sind oder sich lockern, so können die Schrauben 52, 52′ nachgezogen werden, wodurch die Druckplatten 50, 50′ gegen die elastischen Elemente 46, 46′ und die Lagerdeckel 44, 44′ gedrückt werden. Dieses Anziehen drückt die deformierbaren Elemente wieder gegen die Riegel 42, 42′ und erzeugt so erneut den gewünschten Widerstand gegenüber der Bewegung des Riegels 42, 42′. Dieses Anziehen kann nach Bedarf wieder und wie­ der vorgenommen werden.

Es sei darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung bei jeder zapfen- oder drehgelagerten Achsanordnung Verwendung finden kann und nicht auf die hier beschriebene Achsan­ ordnung beschränkt ist. Ferner kann die Achse mit lediglich einem Zapfen 30 anstelle von zwei Zapfen 30, 30′ gelagert werden, und der Drehwiderstand kann dadurch eingestellt werden, daß man die Art und den Durchmesser des in dem elastisch deformierbaren Element 46 verwendeten elastomeren Materials ändert.

Im Hinblick auf die vorstehenden Ausführungen erkennt man, daß die Betriebslebensdauer der Achsanordnung 8 wesentlich durch den Riegel 42 und das Federelement 44 nach der Erfindung erhöht werden kann. Diese Anordnung kann beim Auftreten von Abrieb im Aufhängungssystem nachgestellt werden, um das gewünschte Widerstandsniveau ge­ genüber einer Schwenkbewegung des Achskörpers 14 vorzusehen. Ferner wird die Betriebslebensdauer der Achsanordnung dadurch erhöht, daß die Elastomerkom­ ponenten der Vorrichtung das Fahrzeuggewicht nicht tragen, und da­ durch, daß diese Elastomerkomponenten nicht wechselnden Scherkräften ausgesetzt sind, die Abrieb hervorrufen.

Claims (6)

1. Federung für eine pendelnd aufgehängte Starrachse mit folgenden Merkmalen:

• - die Starrachse (8) hat Lagerzapfen (30) zur Abstützung des Fahrzeugrahmens (10) über Lager (38),
• - mit mindestens einem Lagerzapfen (30) ist eine radiale Erweiterung (Riegel 42) starr verbunden,
• - der Riegel (42) greift in ein Federelement (44) ein, und
• - das Federelement (44) ist am Fahrzeugrahmen (10) festgelegt, so daß eine Schwenkbewegung der Starrachse (8) über den Riegel (42) gefedert und gedämpft gegenüber dem Fahrzeugrahmen (10) abgefangen wird.

2. Federung nach Anspruch 1, wobei das Federelement (44) ein elastisches Element (46) aufweist und über eine starre Druckplatte (50) mit einstellbarer Vor­ spannung (Schrauben 52) befestigt ist.

3. Federung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das elastische Element (46) aus elastomerem Werkstoff besteht.

4. Federung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lager (38) als Gleitlager ausgebildet sind, die ein geteiltes Gehäuse mit einem Lagerdeckel (34) aufweisen.

5. Federung nach Anspruch 4, wobei die Schrauben (52) teils in den Fahrzeugrahmen (10) und teils in den Lagerdeckel (34) eingreifen.

6. Federung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Riegel (42) als Stab am freien Ende des Lagerzapfens (30) ausgebildet ist und in eine Nut (48) im elastischen Element (46) eingreift.