DE3404050A1

DE3404050A1 - Laufradhilfsachse

Info

Publication number: DE3404050A1
Application number: DE19843404050
Authority: DE
Inventors: Paul R. Warren Mich. Chervenak
Original assignee: GRANNING SUSPENSIONS Inc
Current assignee: GRANNING SUSPENSIONS Inc
Priority date: 1983-04-11
Filing date: 1984-02-06
Publication date: 1984-10-11
Also published as: US4497507A; SE8401985L; GB2138368A; FR2543889B3; FR2543889A1; CA1193294A; SE455779B; NO832389L; SE8401985D0; GB8316713D0

Description

PATENTANWÄLTE
DR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRlCKE

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

GRANNING SUSPENSIONS, INC, Westport, Connecticut

USA

"Laufradhilfsachse"

Die Erfindung betrifft eine Laufradhilfsachse mit den Merkmale] des Oberbegriffes des Anspruches 1.

Es ist bei Kraftfahrzeugen häufig wünschenswert, eine Laufradhilfsachse mit einer entsprechenden Aufhängung vorzusehen, ins· besondere bei Lastzügen oder Anhängern, um die Lastaufnahmefähigkeit des Fahrzeuges zu vergrößern.

Bei üblichen Laufradhilfsachsen dieser Art wird die Last auf den Fahrzeugrahmen mit Hilfe von Kraftbetätigungseinrichtungen z.B. mit einer oder mehreren Luftsackeinheiten oder Luftbalgeinheiten übertragen. Die Hebeeinrichtung zum Anheben der Hilfsachse umfaßt eine oder mehrere mechanische Federn. Wenn die Luft aus dem Luftsack oder dgl. abgelassen wird, sorgt

die mechanische Feder dafür, daß die Hilfsachse in die angehobene Ruhestellung außerhalb des Eingriffs mit dem Boden gesogen wird» Dabei nimmt die Beanspruchung der Federn ab. Wenn die Luftbälge erneut unter Druck gesetzt werden, werden die Räder oder die Hilfsachse nach unten in die Betriebsstellung und in Eingriff mit dem Boden.gedrückt, wobei die Spannung in den mechanischen Federn zunimmt. Diese Zunahme in der Spannung der mechanischen Federn ist nicht erwünscht, da dadurch die Aufhängung vorbelastet ist und damit die zulässige Zusatzbelastung vermindert wird, die von der Aufhängung aufgenommen werden kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung, hier Abhilfe zu schaffen und bei zuverlässiger Funktion der Aufhängung zu gewährleisten, daß die zusätzliche Belastung möglichst groß sein kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 bzw» des Anspruches 4 gelöst.

In einer besonderen Ausführungsform ist eine Kolbenzylinderanordnung vorgesehen, die durch mechanische Kräfte, wie Schraubenfedemoder Tellerfederpakete, in einer Richtung vorgespannt ist. Diese Zylinderanordnung dient zum Anheben der Laufradhilfsachse in die Ruhestellung. Zu diesem Zweck · ist die Zylinderanordnung am Fahrzeugrahmen schwenkbar gelagert, und zwar so, daß die Wirklinie der Hubkraft allge-

mein der Bewegung der Fahrzeughilfsachse folgt, wenn diese abgesenkt oder angehoben wird. Eine solche Konstruktion hilft dazu, die sonst üblichen Gestängeverbindungen zu vermeiden, wie sie bei bekannten Laufradhilfsachsen notwendig sind (vgl. US-PS 3 771 8l2).

Die Anlenkstelle der Hubeinrichtung an dem Rahmen ist vorzugsweise so gewählt, und zwar in bezug auf die Anlenkstelle der Aufhängung für die Laufradhilfsachse, daß der Hebelarm der Wirklinie der Federkraft zunimmt, wenn die Laufradhilfsachse angehoben wird. Der besondere Vorteil besteht darin, daß die Hilfsachse in der angehobenen Ruhestellung mit einer verringerten Federkraft in der Ruhestellung gehalten werden kann. Wenn die Hilfsachse abgesenkt wird, nimmt die Federspannung zu. Gleichzeitig nimmt aber vorzugsweise der Hebelarm, über den die Federkraft wirksam wird, ab, so daß das Hubdrehmoment, das auf die Hilfsachse wirkt, wenn die Laufräder sich in Bodeneingriff befinden, vermindert wird. Damit wird gleichzeitig der Verlust an nutzbarer Belastung verringert .

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Laufradhilfsachse und ihrer Aufhängung gemäß der Erfindung, wobei die Laufrad-

hilfsachse in der Betriebs- oder abgesenkten Stellung gezeigt ist,

Fig. 2 in ähnlicher Darstellung wie Fig. 1 die Laufradhilfsachse in der angehobenen oder Ruhestellung,

Fig. 3 im Ausschnitt eine Ansicht in Richtung des Pfeiles 2 in Fig. 1,

Fig. 4 im Ausschnitt eine Ansicht in Blickrichtung des Pfeiles 4 in Fig. 1 und

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Schnittlinie 5-5 in Fig. 2 durch die Hubeinrichtung.

In den Figuren ist eine Lauf radhilf s.achse 10 gezeigt, welche durch einen langgestreckten Träger 12 um eine Schwenkeinrichtung I¹J schwenkbar unterstützt ist. Eine Luftbalgeinheit 16 dient zum Nach-unten-Drücken der Laufradhilfsachse 10 in eine den Boden berührende Betriebsstellung, in der die Räder 18 der Hilfsachse 10 in Bodenkontakt stehen. Ferner ist eine Hubeinrichtung 20 vorgesehen, welche die Laufradhilfsachse 10 in eine angehobene oder Ruhestellung überführt, die weit genug oberhalb des Grundes liegt, um die Laufräder außer Kontakt mit dem Boden zu halten. Die Schwenkeinrichtung 14 ist von der Laufradhilfsachse 10 in einer Richtung zum vorderen Teil des Fahrzeuges hin im Abstand angeordnet. Die Aufhängung wird durch ein in Längsrichtung verlaufendes Rahmenglied 20 des Fahrzeuges unterstützt. Es iat ersichtlich, daß

das Rahmenglied 22 sich entlang einer Seite des Fahrzeuges erstreckt, und daß ein ähnliches Rahmenglied parallel zu dem Glied 22 auf der entgegengesetzten Fahrzeugseite vorgesehen ist und eine ähnliche Aufhängung für die Laufradhilfsachse 10 unterstützt.

Die Achse 10 erstreckt sich horizontal unter einem rechten Winkel zur Längsmittellinie des Fahrzeuges. Die Hilfsachse ist an einem Sitz oder Sattel 24 befestigt, der an der Trägeranordnung 12 festgeklemmt ist. Die Trägeranordnung 12 besteht aus einer Hauptfeder 26 (Blattfeder) und einer Hilfsfeder 28, deren korrespondierende Enden jeweils um den horizontalen Bolzen herumgelegt sind, welcher die Schwenkachse der Schwenkeinrichtung 14 bildet, um welche die Laufradhilfsachse schwenkbar ist. Eine entsprechende Buchse 32 liegt zwischen dem Ende des Trägers und dem Bolzen. Der Bolzen 30 ist an einem herabhängenden Montageteil 34 montiert, der gemäß Fig. 3 von umgekehrt U-förmiger Gestalt ist. Der Bolzen erstreckt sich durch öffnungen 35 in den Seitenteilen 36 des Montageteils 34 und quer über den Abstand zwischen den Seitenteilen. Die öffnungen 35 sind vorzugsweise in horizontaler Richtung langgestreckt, um eine Einstellung des Bolzens 30 in Längsrichtung zu gestatten. Dieser hängende Montageteil 34 ist an einem Halter 3V befestigt, der an einem seitlichen Winkelglied 40 festgeschraubt ist j das seinerseits an dem Rahmenglied 22 befestigt ist.

Der Sattel 24 weist eine Bodenplatte 42 auf. Der Träger ist zwischen der Bodenplatte und dem Sattel und einer Befestigungsplatte 44 mit Hilfe von U-förmigen Bolzen 46 und Muttern 48 ^! befestigt, die auf die Enden der Bolzen geschraubt sind. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, erstrecken sich die U-förmigen Bolzen Über die Oberseite der Laufradhilfsachse 10, so daß die Muttern 48 festgezogen und der Sattel 24 festgelegt werden können und damit auch die Achse 10 an dem Träger gesichert ist. Die Folge ist, daß die Trägereinrichtung 12 eine nachgiebige Montage der Laufradhilfsachse ermöglicht und eine nach oben und nach unten gerichtete. Bewegung der Hilfsachse in einem Bogen um die Schwenkeinrichtung 14 ermöglicht.

Die Hilfsachse 10 wird nach unten in die Betriebsstellung, und die Räder werden in Bodenkontakt gedrückt durch Luftbalgeinheiten 16, welche einen schlauchförmigen flexiblen Luftbalg 50 und einen Kolben 52 umfassen. Der Kolben 52 ist mit Befestigungselementen 54 an einem Ende der Hauptfeder 26 befestigt. Der Kolben weist eine konkave obere Fläche 55 auf, die in Form einer Kurve in die ringförmige Seitenwand 58 übergeht. Eine Kappe 60 ist mit Befestigungsmitteln 62 an der konkaven oberen Fläche des Kolbens befestigt und sichert das untere Ende des Luftbalges an der konkaven oberen Fläche des Kolbens unter Abdichtung. Eine kreisförmige Platte 64

-limit eingerollter Kante klemmt das obere Ende des Luftbälges ab und dichtet den Balg somit. Die kreisförmige Platte 64 ist an der Montageplatte 66 mit Hilfe von Befestigungselementen 68 angebracht. Die Montageplatte ist wiederum starr an einem Bodenflansch des seitlichen Winkelteiles 40 befestigt. Wenn Druckluft in den Balg eingeleitet wird, wird durch diesen die Hilfsachse nach unten in die Betriebsstellung nach Fig. 1 gedrängt, in der die Laufräder 18 am Boden angreifen.

Die Hubeinrichtung 20 zum Anheben der Hilfsachse umfaßt eine Krafteinrichtung 70 mit einer nachgiebigen Einheit 72. Diese ist oberhalb des Bolzens 30 und zwischen den Seitengliedern 36 des hängenden Montageteils angeordnet. Die nachgiebige Einheit umfaßt im dargestellten Beispiel einen Zylinder 24, der aus zwei gekrümmten sich in Längsrichtung erstreckenden Seitenwandgliedern 76 zusammengesetzt ist. Die Enden des Zylinders 74 sind durch Endplatten 78 und 80 geschlossen. Der Zylinder 74 ist an der Oberseite und an der Bodenseite zwischen den Längskanten der beiden Wandelemente 76 offen. Der Zylinder 74 ist an den Seitenteilen 36 durch Bolzen oder Stifte 31 schwenkbar gelagert. Diese bestimmen eine horizontale Schwenkeinrichtung, welche im Abstand oberhalb und parallel zur Schwenkeinrichtung des Bolzens 30 angeordnet ist.

Ein Kolben 82 ist innerhalb des Zylinders verschiebbar und mittels Halter 84 an der Hilfsachse 10 über eine Verbindungs-

Stangenanordnung 86 verbunden. Diese umfaßt Stangenteile 88 und 90, die zu Einstellungszwecken schraubbar miteinander verbunden sind. Der Stangenteil 90 erstreckt sich durch eine öffnung im Zylinderende 80 und ist mit dem Halter 84 über einen Stift 92 gelenkig verbunden.

Zwei Schraubenfedern 94 und 96 innerhalb des Zylinders 74 sind zwischen der Endplatte 80 und dem Kolben 82 zusammengedrückt, um den Kolben in Fig. 1 und 2 nach links zu drängen,, d.h. mit dem Bestreben, die Laufradhilfsachse anzuheben. Während das zum Anheben dienende Federpaket aus zwei Schraubenfedern 94, 96 bestehend dargestellt ist, was sich als besonders vorteilhaft und in einigen Anwendungsfällen als bevorzugt herausgestellt hat, ist ersichtlich, daß das Federpaket auch auf andere Weise als durch Schraubenfedern dargestellt werden kann, z.B. durch Tellerfedern oder durch elastomere Federn.

Fig. 1 zeigt die Laufradhilfsachse in der abgesenkten Stellung. Die Laufräder 18 greifen am Boden an. In diesem Zustand ist die Federeinheit zusammengepreßt, indem eine erhöhte Spannung auf die Federn wirkt und der Zylinder in eine nach unten geneigte Stellung geschwenkt ist. Fig. 2 zeigt die Anordnung in der angehobenen Stellung. In dieser ist die Federeinheit unter verminderter Spannung und nimmt eine mehr oder weniger

horizontale Stellung ein. Es wird bemerkt, daß die Wirklinie der Hubkraft, die entlang der Längsachse der Federn 94 und verläuft und welche mit der Mittellinie der Stange 86 zusammenfällt, allgemein der Bewegung der Hilfsachse folgt, wenn diese angehoben und abgesenkt wird.

Die Schwenkeinrichtung 8l ist in bezug auf die Achse des Schwenkzapfens 30 der Aufhängung für die Laufradhilfsachse so angeordnet, daß die Länge des Hebelarmes der Wirklinie für die Federkraft zunimmt, wenn die Hilfsachse angehoben wird. Das bedeutet, daß die Hilfsachse mit einer geringeren Federkraft in ihrer angehobenen Stellung gehalten werden kann. Der Hebelarm, der anfänglich senkrecht zur Wirklinie der Federkraft verläuft, ragt in der angehobenen Stellung durch die Achse des Schwenkzapfens 30. Der Hebelarm ist mit L in den Figuren bezeichnet. Wenn die Hilfsachse nach unten gedrängt wird, nimmt die Federspannung zu. Die Länge des Hebelarmes L nimmt jedoch ab, so daß das Hubdrehmoment, das auf die Hilfsachse 10 einwirkt, wenn die Räder sich in Bodeneingriff befinden, vermindert ist.

Ein Stoßdämpfer 100 ist mit seinem einen Ende schwenkbar an dem Halter 102 der Hilfsachse 10 und mit dem anderen. Ende schwenkbar an einem Montageteil 104 angelenkt, der an dem Seitenwinkelteil ¹IO befestigt ist.

Bei Betrieb wird Luft unter einem Druck mit einem Wert zwischen etwa 1,75 und 7*0 kg/cm² in die Luftbälge 50 eingeführt. Dadurch wird die Trägeranordnung 12, welche die Hilfsachse 10 trägt, nach unten in die Betriebsstellung gedrängt. Diese ist in Pig. I gezeigt. Hierbei kommen die Laufräder 18 in Bodenkontakt. Die Kraft, die durch die Bälge ausgeübt wird, reicht aus, um den Kolben 82 in die Stellung nach Fig. 1 zu bewegen, und zwar gegen die Wirkung der Federn 94 und 96. Wenn jedoch der Druck in den Bälgen 50 entlastet wird (durch geeignete, nicht gezeigte Mittel),reicht die Kraft der Federn 94 und 96 aus, um'den Kolben 82 den gesamten Weg nach links (s.Fig. 2) zu verschieben, bis er sich gegen die Stirnplatte 78 anlegt, über die Stangeneinheit 86 wird dabei die Hilfsachse 10 in die Stellung nach Fig. 2 angehoben, so daß die Laufräder 18 vom Boden abheben.

Wie schon zuvor bemerkt, ist eine ähnliche Achsaufhängung auf der entgegengesetzten Seite des Fahrzeuges vorgesehen. Die beiden Hilfsachsen, nämlich die Hilfsachse 10 und die damit in Fluchtung stehende Hilfsachse auf der anderen Seite, können durch eine starre Verbindung miteinander verbunden sein. Es kann auch ein durchgehender Träger vorgesehen sein.

Wenn die gezeigte Aufhängung vor den Antriebsrädern angeordnet ist, wird sie häufig als schiebende Aufhängung be-

zeichnet. Wenn sie hinter den Antriebsrädern vorgesehen ist, nennt man sie manchmal nachlaufende Aufhängung. Bei einem Anhänger werden solche Ausdrücke jedoch nicht verwendet.

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Claims

Γ - PATENTANWÄLTE DR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE BRAUNSCHWEIG · MÜNCHEN Ansprüche

1.1 Laufradhilfsachse für Fahrzeuge, welche an dem Fahrzeugrahmen zwischen einer abgesenkten Gebrauchsstellung und einer angehobenen Ruhestellung um eine erste, im Abstand zu der Hilfsachse liegende horizontale und quer zur Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Schwenkeinrichtung (l4) schwenkbar abgestützt ist, bei der eine Kraftbetätigungseinrichtung (16) vorgesehen ist, um selektiv die Hilfsachse in die Gebrauchsstellung zu drängen, sowie eine Hubeinrichtung (20),.welche die Hilfsachse selbsttätig in die Ruhestellung hochschwenkt, wenn die Kraftbetätigungseinrichtung nicht betätigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubeinrichtung (20) eine Krafteinrichtung (70) mit nachgiebigen Einrichtungen (72) aufweist, die funktionsmäßig mit der Hilfsachse (10) verbunden sind und diese mit einer Kraft in die Ruhestellung drücken, die bei Verschwenken der Hilfsachse (10) aus der Gebrauchsstellung in die Ruhestellung abnimmt, und daß eine zusätzliche Schwenkeinrichtung (8l) die Krafteinrichtung (70) mit dem Fahrzeugrahmen (12,22) verbindet.

2,, Laufradhilfsachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Schwenkeinrichtung (l4,8l) voneinander im gegenseitigen Abstand angeordnet sind.

3» Laufradhilfsachse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schwenkeinrichtung (81) so angeordnet ist, daß der Hebelarm der Wirklinie der nachgiebigen Kraft in bezug auf die erste Schwenkeinrichtung (l4) zunimmt, wenn die Hilfsachse von der Betriebsstellung in die angehobene Ruhestellung bewegt wird.

4. Laufradhilfsachse für Fahrzeuge, welche an dem Fahrzeugrahmen zwischen einer abgesenkten Gebrauchsstellung und einer angehobenen Ruhestellung um eine erste im Abstand zur Hilfsachse liegende horizontale und quer zur Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Schwenkeinrichtung (14) schwenkbar angestützt ist, bei der eine Kraftbetätigungseinrichtung (16) vorgesehen ist, um selektiv die Hilfsachse in die Gebrauchsstellung zu drängen sowie eine Hubeinrichtung (20), welche die Hilfsachse selbsttätig in die Ruhestellung hochschwenkt, wenn die Kraftbetätigungseinrichtung nicht betätigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubeinrichtung (20) eine Kraft-

einrichtung (70) mit nachgiebigen Einrichtungen (72) aufweist, die einen Zylinder (74) umfaßt, der über eine zusätzliche Schwenkeinrichtung (81), welche im Abstand von der ersten Schwenkeinrichtung (14) angeordnet ist, mit dem Rahmen (12,22) verbunden ist, daß ein verschiebliches Glied (82) in dem Zylinder (74) vorgesehen und arbeitsmäßig mit der Hilfsachse (10) verbunden ist, und daß nachgiebige Mittel (94,96) das verschiebliche Glied (82) in Richtung auf die angehobene Stellung der Hilfsachse (10) drängen,und zwar mit einer Kraft, die in Anheberichtung abnimmt.

5. Laufradhilfsachse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schwenkeinrichtung (8l) so angeordnet ist, daß der Hebelarm der Wirklinie der nachgiebigen Kraft in bezug auf die erste Schwenkeinrichtung (14) zunimmt, wenn die Hilfsachse (10) von der Betriebsstellung in die angehobene Ruhestellung bewegt wird. ■

6. Laufradhilfsachse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebigen Einrichtungen (72) wenigstens eine Schraubenfeder (94,96) umfaßsen.

7. Laufradhilfsachse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schwenkeinrichtung (14) eine Trägeranordnung (12) umfaßt, an der die

Hilfsachse (10) befestigt ist, sowie einen Schwenkzapfen (30), mit dem der Träger verbunden ist, wobei der Zapfen die Schwenkachse bestimmt, um die die Hilfsachse verschwenkbar ist.

8. Laufradhilfsachse nach Anspruch "J₃ dadurch gekennzeichnet, daß eine herabhängende Tragkonstruktion (3*1,36) an dem Rahmen (12,22) befestigt ist und sowohl den Schwenkzapfen (30) als auch die zweite Schwenkeinrichtung (8l) unterstützt.

9. Laufradhilfsachse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung einen aufblasbaren Druckbalg (l6) umfaßt.

10. Laufradhilfsachse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbalg (16) und der Schwenkzapfen (30) an entgegengesetzten Enden der Trägeranordnung (12) angebracht ist, und daß die Hilfsachse (10) an der Trägeranordnung (12) an einer Stelle zwischen und im Abstand von dem Schwenkzapfen (30) und dem Druckbalg (l6) oder dgl. vorgesehen ist.