DE102011089075A1

DE102011089075A1 - Achsfederung

Info

Publication number: DE102011089075A1
Application number: DE102011089075A
Authority: DE
Inventors: Günther Wolf; Christof BOGE
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2011-12-19
Publication date: 2013-06-20
Also published as: WO2013093624A1; EP2794306A1

Abstract

Achsfederung für ein Fahrzeug (10) mit einem Fahrzeugaufbau (12), umfassend einen Achskörper (16), mindestens einen Längslenker (24), der den Achskörper (16) gegenüber dem Fahrzeugaufbau (12) in einer Längsrichtung abstützt und mindestens einen Querlenker (60), der zur Abstützung des Achskörpers (16) gegenüber dem Fahrzeugaufbau (12) in einer Querrichtung über eine Anlenkung (36) zumindest mittelbar gegenüber dem Fahrzeugaufbau (12) um eine Drehachse (D1) drehbar gelagert ist und Federungsmittel (62), zur Abstützung des Achskörpers (16) gegenüber dem Fahrzeugaufbau (12) überwiegend in einer vertikalen Richtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Achsfederung für ein Fahrzeug mit einem Fahrzeugaufbau, umfassend einen Achskörper, mindestens einen Längslenker, der den Achskörper gegenüber dem Fahrzeugaufbau in einer Längsrichtung abstützt und mindestens einen Querlenker, der zur Abstützung des Achskörpers gegenüber dem Fahrzeugaufbau in einer Querrichtung über eine Anlenkung zumindest mittelbar gegenüber dem Fahrzeugaufbau um eine Drehachse drehbar gelagert ist und Federungsmittel, zur Abstützung des Achskörpers gegenüber dem Fahrzeugaufbau überwiegend in einer vertikalen Richtung.
Landwirtschaftliche und industrielle Fahrzeuge wie beispielsweise Ackerschlepper weisen häufig einen starren Achskörper an der Vorderachse auf, der lenkbare Räder trägt. Damit bei Bodenunebenheiten die Räder nicht ihren Bodenkontakt verlieren, ist der Achskörper pendelnd am Fahrzeugaufbau angebracht. Der Pendelwinkel wird begrenzt, damit der Achskörper und die Räder beim Pendeln nicht gegen andere Fahrzeugteile stoßen.
Um die Fahrsicherheit und den Fahrkomfort von Arbeitsfahrzeugen bei Arbeitseinsätzen und insbesondere bei höheren Transportgeschwindigkeiten zu steigern, kann der Achskörper federnd am Fahrzeugaufbau aufgehängt werden, wie dies beispielsweise bei Schlepper der Serien 6000 und 7000 von John Deere als Ausstattungsoption erhältlich ist. Ein solches Federungssystem zeigt die DE 196 43 263 A1 . Dieses Federungssystem ist aufgrund der durch die technische Komplexität bedingten Mehrkosten bei Schlepperbaureihen kleinerer Größen nur bedingt wirtschaftlich einsetzbar.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht hiervon ausgehend darin, eine Vorderachsfederung bereitzustellen, die bei kleineren Schlepperbaureihen wirtschaftlich einsetzbar ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Achsfederung für ein Fahrzeug mit einem Fahrzeugaufbau, umfassend einen Achskörper, mindestens einen Längslenker, der den Achskörper gegenüber dem Fahrzeugaufbau in einer Längsrichtung abstützt und mindestens einen Querlenker, der zur Abstützung des Achskörpers gegenüber dem Fahrzeugaufbau in einer Querrichtung über eine Anlenkung zumindest mittelbar gegenüber dem Fahrzeugaufbau um eine Drehachse drehbar gelagert ist und Federungsmittel, zur Abstützung des Achskörpers gegenüber dem Fahrzeugaufbau überwiegend in einer vertikalen Richtung, wobei die Federungsmittel zwischen dem Fahrzeugaufbau und dem Querlenker angeordnet sind, um den Achskörper über den Querlenker gegenüber dem Fahrzeugaufbau abzustützen.
Bei der vorliegenden Achsfederung, die beispielsweise an einer Vorderachse montiert ist, ist von Vorteil, dass bei einem bestehenden Federungssystem in einfacher und kostengünstiger Weise die erfindungsgemäße Anordnung der Federungsmittel vorgesehen werden kann. Gleichzeit werden erfindungsgemäß über den Querlenker, auch Panhardstab genannt, sowohl Querkräfte als auch vertikale Federungskräfte aufgenommen. Hierbei ist die Drehachse der Anlenkung an dem Fahrzeugaufbau parallel zu der Längsrichtung der Abstützung durch den Längslenker ausgerichtet, wobei die Längsrichtung als diejenige des Fahrzeugaufbaus beziehungsweise des Fahrzeugs zu verstehen ist. Die Anlenkung kann in bevorzugter Ausgestaltung als Kugellagerung oder als Gleitlagerung ausgebildet sein.
Bevorzugt greifen die Federungsmittel in einem Bereich der Anlenkung an dem Querlenker an. Hierdurch steht die gesamte Länge des Querlenkers als Hebelarm für eine Beaufschlagung der Federungsmittel zur Verfügung.
Bevorzugt sind die Federungsmittel überwiegend in Längsrichtung angeordnet. Hierdurch ist es möglich die Federungsmittel baulich mit dem Längslenker zu integrieren.
Weiterhin ist bevorzugt, dass eine Längsrichtung der Federungsmittel und die Drehachse der Anlenkung des Querlenkers gegenüber dem Fahrzeugaufbau konzentrisch oder überwiegend konzentrisch zueinander angeordnet sind. Hierdurch können die Federungsmittel in vorteilhafter Weise derart gestaltet sein, dass sie gegen Verdrehung eine Rückstellkraft erzeugen.
In konkreter Ausgestaltung umfassen die Federungsmittel zumindest einen Torsionsstab. Torsionsstäbe haben den Vorteil eines robusten Aufbaus und sind konstruktiv einfach darstellbar.
In weiterer Konkretisierung ist der Querlenker über ein Pendellager zumindest mittelbar gegenüber dem Achskörper drehbar gelagert ist. Bevorzugt verläuft eine Pendelachse des Pendellagers in einer Mittelebene des Fahrzeugs in Längsrichtung. Hierdurch kann der Achskörper, welcher regelmäßig Teil einer Starrachsanordnung ist, gegenüber dem Fahrzeugaufbau pendeln, um in unebenem Gelände den Kontakt der an dem Achskörper befestigten Räder mit dem Boden zu verbessern.
Bevorzugt sind zur Dämpfung einer Relativbewegung zwischen dem Achskörper und dem Fahrzeugaufbau Dämpfungsmittel vorgesehen sind. Hierdurch kann die Fahrstabilität insbesondere in höheren Geschwindigkeitsbereichen weiter erhöht werden. In vorteilhafter Weise können als Dämpfungsmittel handelsübliche Dämpfer beziehungsweise Normteile Verwendung finden.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung sind die Federungsmittel mittels einer Verstellvorrichtung in zumindest zwei Umfangsstellungen gegenüber dem Fahrzeugaufbau arretierbar. Hiermit lässt sich mit günstigen Mitteln eine Niveauregulierung darstellen, um die Höhe des Fahrzeugsaufbaus bezüglich des Bodens an die im Betrieb schwankenden Achslasten anzupassen.
In einer möglichen Ausgestaltung umfasst die Verstellvorrichtung einen Spindelantrieb. Dieser ist einfach darzustellen und robust im Betriebsverhalten.
In einer ersten Variante handelt es sich um einen elektrischen Spindelantrieb. In einer zweiten Variante handelt es sich um einen hydraulischen Spindelantrieb.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung sind zweite Federungsmittel zur Abstützung des Achskörpers gegenüber dem Fahrzeugaufbau vorgesehen, deren Kraftwirklinie überwiegend in einer vertikalen Richtung verläuft.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Achsfederung wird anhand der Figuren beschrieben. Hierin zeigt
1 eine perspektivische Ansicht in explodierter Darstellung eines Fahrzeugs mit der erfindungsgemäßen Achsfederung und
2 eine Schnittansicht im unteren Bereich des Fahrzeugaufbaus eines Schleppers mit der erfindungsgemäßen Achsfederung.
Die 1 zeigt ein Fahrzeug 10 in Gestalt eines Ackerschleppers, dessen nicht näher dargestellte Antriebsaggregate wie Motor, Getriebe und dergleichen von einem Fahrzeugaufbau 12 mit einem Fahrzeugrahmen 13 getragen werden. Der vordere Bereich des Fahrzeugaufbaus 12 stützt sich über den Fahrzeugrahmen 13 auf einer Vorderachse 14 ab, die als Starrachse ausgebildet ist und einen Achskörper 16 aufweist. An den beiden äußeren Enden des Achskörpers 16 befindet sich je ein Radkopf 18, der ein Vorderrad 19 aufnehmen kann. Die Radköpfe 18 sind auf zugehörigen Achsschenkeln gelagert und lassen sich in bekannter Weise durch Lenkzylinder 20 und Lenkgestänge 22 verschwenken.
An der Rückseite des Achskörpers 16 ist das vordere Ende eines Längslenkers 24 angebracht. Die Richtungsangaben beziehen sich allesamt auf die Fahrtrichtung des Fahrzeugs 10. Das hintere Ende des Längslenkers 24 ist über nicht näher dargestellte Verbindungsmittel, beispielsweise ein Kugelgelenk, über den Fahrzeugrahmen 13 mit dem Fahrzeugaufbau 12 verbunden. Diese nicht dargestellten Verbindungsmittel lassen ein Verschwenken des Längslenkers 24 zusammen mit dem Achskörper 16 nach oben und unten sowie zu den Seiten zu. Der Längslenker 24 weist einen im Wesentlichen nach oben offenen U-förmigen Querschnitt auf, in dem sich in bekannter Weise eine Antriebswelle 28 zum Antrieb eines nicht näher gezeigten Vorderachsdifferentials erstreckt.
Der mittlere Bereich des Achskörpers 16 trägt ein nach vorne vorstehendes Aufnahmeelement 50, welches zusammen mit dem dahinterliegenden aber nicht einzeln dargestellten Vorderachsdifferential und dem Achskörper 16 aus einem Gussteil oder aus Einzelkomponenten zusammengesetzt bestehen kann. Das Aufnahmeelement 50 bildet in einem mittigen, oberen Bereich ein Pendellager 54 mit einer Pendelachse P aus. Die Pendelachse P verläuft mittig in Fahrzeugrichtung und liegt oberhalb einer Mittellinie des Achskörpers 16, die die Drehachse D₂ der Vorderräder 19 repräsentieren soll.
Im vorderen Bereich des Fahrzeugaufbaus 12 ist ein seitlich zeigender Aufnahmeschenkel 32 angeordnet. Der Aufnahmeschenkel 32 weist eine Anlenkbohrung 36 auf. An dem Pendellager 54 einerseits und an der Anlenkbohrung 36 andererseits ist ein Querlenker 60, auch Panhardstab genannt, angelenkt, der im Wesentlichen horizontal und quer zur Längsrichtung ausgerichtet ist. Der Querlenker 60 dient der seitlichen Abstützung des Achskörpers 16 gegenüber dem Fahrzeugaufbau 12 und ist über die Anlenkbohrung 36 um eine Drehachse D₁ schwenkbar.
Ausgehend von dem Querlenker 60 verlaufen Federungsmittel 62 in Form eines Torsionsstabes in Längsrichtung und parallel zu dem Längslenker 24 zu einem Aufnahmeelement 64, welches in einem Bereich an dem Fahrzeugrahmen 13 befestigt ist, in dem der Längslenker 24 an dem Fahrzeugrahmen 13 befestigt ist. Die Federungsmittel 62 sind über bekannte Mittel, beispielsweise Längsverzahnungen, sowohl in dem Querlenker 62 als auch dem Aufnahmeelement 64 drehfest gehalten.
In dem Aufnahmeelement 64 kann in nicht näher dargestellter Weise eine Verstellvorrichtung 56 integriert sein, über die die Federungsmittel 62 in zumindest zwei Umfangsstellungen gegenüber dem Fahrzeugrahmen 13 arretierbar sind. Hierüber kann ein Niveauanpassung an unterschiedliche Gewichte der Schleppers 10 erfolgen, beispielsweise wenn der Schlepper 10 mit unterschiedlichen Frontgewichten oder einem Frontlader ausgerüstet wird. Hierbei kann die Verstellvorrichtung 56 beispielsweise einen Spindelantrieb 66 aufweisen, der elektrisch oder hydraulisch ausgeführt sein kann.
Weiterhin können zweite Federungsmittel 70 vorgesehen sein, die beispielsweise als Spiralfedern oder als hydraulische Federelemente ausgebildet sind und deren Kraftwirklinie überwiegend in vertikaler Richtung verläuft.
Bezugszeichenliste

10: Fahrzeug
12: Fahrzeugaufbau
13: Fahrzeugrahmen
14: Vorderachse
16: Achskörper
18: Radkopf
19: Vorderrad
20: Lenkzylinder
22: Lenkgestänge
24: Längslenker
28: Antriebswelle
32: Aufnahmeschenkel
36: Anlenkbohrung
50: Aufnahmeelement
54: Pendellager
56: Verstellvorrichtung
60: Querlenker
62: Federungsmittel
64: Aufnahmeelement
66: Spindelantrieb
68: Dämpfungsmittel
70: Federungsmittel
D₁, D₂: Drehachsen
P: Pendelachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19643263 A1 [0003]

Claims

Achsfederung für ein Fahrzeug (10) mit einem Fahrzeugaufbau (12), umfassend einen Achskörper (16), mindestens einen Längslenker (24), der den Achskörper (16) gegenüber dem Fahrzeugaufbau (12) in einer Längsrichtung abstützt und mindestens einen Querlenker (60), der zur Abstützung des Achskörpers (16) gegenüber dem Fahrzeugaufbau (12) in einer Querrichtung über eine Anlenkung (36) zumindest mittelbar gegenüber dem Fahrzeugaufbau (12) um eine Drehachse (D₁) drehbar gelagert ist und Federungsmittel (62), zur Abstützung des Achskörpers (16) gegenüber dem Fahrzeugaufbau (12) überwiegend in einer vertikalen Richtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Federungsmittel (62) zwischen dem Fahrzeugaufbau (12) und dem Querlenker (60) angeordnet sind, um den Achskörper (16) über den Querlenker (60) gegenüber dem Fahrzeugaufbau (12) abzustützen.
Achsfederung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federungsmittel (62) in einem Bereich der Anlenkung (36) an dem Querlenker (60) angreifen.
Achsfederung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federungsmittel (62) überwiegend in Längsrichtung angeordnet sind.
Achsfederung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Längsrichtung der Federungsmittel (62) und die Drehachse (D₁) der Anlenkung (36) des Querlenkers (60) gegenüber dem Fahrzeugaufbau (12) konzentrisch oder überwiegend konzentrisch zueinander angeordnet sind.
Achsfederung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Federungsmittel (62) zumindest einen Torsionsstab umfassen.
Achsfederung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Querlenker (60) über ein Pendellager (54) zumindest mittelbar gegenüber dem Achskörper (16) drehbar gelagert ist.
Achsfederung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Dämpfung einer Relativbewegung zwischen dem Achskörper (16) und dem Fahrzeugaufbau (12) Dämpfungsmittel (68) vorgesehen sind.
Achsfederung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Federungsmittel (62) mittels einer Verstellvorrichtung (56) in zumindest zwei Umfangsstellungen gegenüber dem Fahrzeugaufbau (12) arretierbar sind.
Achsfederung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellvorrichtung (56) einen Spindelantrieb (66) umfasst.
Achsfederung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um einen elektrischen oder einen hydraulischen Spindelantrieb (66) handelt.
Achsfederung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zweite Federungsmittel (70) zur Abstützung des Achskörpers (16) gegenüber dem Fahrzeugaufbau vorgesehen sind, deren Kraftwirklinie überwiegend in einer vertikalen Richtung verläuft.