DE2224431A1

DE2224431A1 - Lageranordnung für einen der Schwenkzapfen zwischen Vorder- und Hinterwagen knickgelenkter Fahrzeuge

Info

Publication number: DE2224431A1
Application number: DE19722224431
Authority: DE
Inventors: Kenneth E. Streamwood 111. Houtz (V.SLA.). P
Original assignee: International Harverster Corp
Current assignee: Navistar Inc
Priority date: 1971-05-21
Filing date: 1972-05-19
Publication date: 1972-11-30
Also published as: DE2224431C3; GB1390680A; DE2224431B2; US3677613A; CA940576A

Description

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International Harvester Company
401, Horth Michigan Avenue
Ohioago, Illinois, 60611 (V.St.A.).

lageranordnung für einen der Sohwenkzapfen zwischen Vorder- und Hinterwagen kniokgelenkter Fahrzeuge

Die Erfindung bezieht sieh auf eine lageranordnung für einen der Schwenkzapfen zwischen Vorder- und Hinterwagen kniokge-1-enkter Fahrzeuge unter Verwendung eines an einem Wagenteil befestigten Gabelkopfes, in den die am anderen Wagenteil befestigte Gabellasche mit den Bohrungen für die Aufnahme des Schwenkzapfens fluchtend eingreift, und der Schwenkzapfen entweder gegenüber dem Gabelkopf oder der.Gabellasche verdrehbar ist.

Das Prinzip der Kniokltnkung findet vorwiegend bei Erdbewegungsfahrzeugen Anwendung, die an ihrem Vorderwagen die Eäum- oder Ladewerkzeuge und an ihrem Hinterwagen den Antriebsmotor aufweisen. .

Bei unebenem oder aufgewühltem Gelände, wie man es stets im Baustellenbereioh vorfindet, sind die Gelenkstellen zwischen Vorder- und Hinterwagen besonders starken Beanspruchungen in dem Sinne unterworfen, als die meist paarweise übereinanderliegenden Schwenkzapfen die Neigung zum Kippen haben und hierbei die laufbuohsen der lager ausschlagen.

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Ähnliche Verschleißerscheinungen treten bei allen Lagerstellen auf, die von Achsen durchsetzt sind, an welchen endaeitig radial gerichtete Kräfte ansetzen, die die Achse oder Welle aus ihrer normalen ausgerichteten lage in den Laufbuchsen in eine verkantete Lage zu kippen suchen. Dies tritt beispielsweise auch bei einer Einzelradaufhängung von Kraftfahrzeugen auf.

Derart gerichtete Stöße oder Kräfte, denen sich die axiale Belastung überlagern kann, führen allgemein zu momentanenen Fluchtungsfehlern ("dynamic misalignment"), die bei entsprechender Häufigkeit ausgeschlagene Lager zur Folge haben. Mitunter haben diese Erscheinungen auch ihre Ursache in Fabrikationsungenauigkeiten, beispielsweise in der Unebenheit der miteinander zu verbindenden Flächen bei einem Knickgelenk mittels Gabelkopf und Gabellasche. Ein weiterer Faktor ist ein großes Verhältnis zwischen Länge und Durchmesser der Schwenkzapfen und damit ein großes Drehmoment, welches auf die Enden des Gabelkopfes einwirkt, wenn auf. die Gabellasche eine Auflagekraft ausgeübt wird. Schließlich trägt der übliche Verschleiß zu Fluchtungsfehlern und zum Ausschlagen der Lager bei.

Diese Nachteile wurden bereits durch beispielsweise aus den US-PSen 3 411 809 und 3 434 766 bekannten Mitteln zu lösen versucht. Jedoch muß hierbei das sich einstellende Lagerspiel periodisch nachreguliert werden und erfordert somit eine Überwachung, die hinsichtlich Anfall und Ausmaß vom Bedienungspersonal nach eigenem Ermessen bestimmt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Lageranordnung der eingangs genannten Bauart eine selbständige und fortlaufende Kompensation von Fluchtungsfehlern und Verschleiß der gegeneinander verdrehbaren

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Teile zu erzielen, und zwar immer dann, wenn die normale Ausrichtung dieser Teile um einen inkrementalen Bruchteil gestört ist, wobei gleichzeitig eine selbständige Lagerschmierung erreicht werden soll, und zwar an den Stellen ständiger Drehbewegung als auch an den rostgefährdeten Stellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem einen Arm des G-abelkopfes und der Gabellasche eine ringförmige Kolben-Zylinder-Einheit angeordnet ist, deren Kolben bei Beaufschlagung mit Druck-, flüssigkeit in Richtung der Gabellasche ausfahrbar ist, und 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 iiachregulierung des Lagerspiels 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 Pluehtungsfehler 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

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abgezweigt wird und durch Bohrungen, die im Schwenkzapfen verlaufen, zu den Lagerstellen in den miteinander fluchtenden Öffnungen des Gabelkopfes und der Grabellasche zugeführt wird.

Anhand eines Ausführungsbeispiels ist die Erfindung in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellt und im nachfolgenden erläutert.

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 K_ni_Ckgelenk setzt sich üblicherweise aus einem oberen und einem unteren Grabelkopf zusammen, zwischen die jeweils Gabellaschen eingreifen. In die axial zueinander ausgerichteten Bohrungen der Gabelkopfe und Grabellaschen sitzen die Schwenkzapfen des Knickgelenkes.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Gabelköpfe am Hinterwagen 12 und die Gabellaschen am 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 1^Ü befestigte obere Gabellasche 26 ein.

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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 52 vorgesehen, in die laufbüchsen 34 und 36 eingepreßt sind. Ebenso besitzt die obere Gabellasche 26 eine Bohrung 38 mit einer Laufbuchse 40.

Der in den laufbüchsen 34» 36, 40 der Bohrungen 30, 32, 38 gelagerte obere Schwenkzapfen 42 ist durch eine Scheibe

44 nach obenhin abgedeckt. Biese 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 versehen ist.

Der Schraubbolzen 45 ist hierbei in eine Gewindebohrung des oberen Armes 18 einschraubbar. Ein Federring 48 und ein für die Anlage des Ansatzes 46 mit Nocken versehenes Distanzstück 50 sorgen für 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 soweit verdreht werden, bis der Ansatz 46 zwischen dem Hocken 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.

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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 Gleit flächen 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 zweckmaßigerweise aus gegossenem gummiartigen Material, wie Uretan geformt. Dieses Material gewährleistet eine ausreichende Schmierung während der gesamten Lebensdauer des Knickgelenkes, wenn die Dichtringe mit hohem Fläohenkontakt 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 der 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.

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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 lluchtungsfehler des Knickgelenkes kompensiert werden. Ein Fluehtungsfehler zwischen den Achsen der Laufbuchse 40 und des Schwenkzapfens 42 wird darüber hinaus noch dadurch ausgeglichen, 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 Uretan bestehenden Dichtringe 56 und 58 tragen zur Verformbarkeit und damit zum Ausgleich von Pluchtungsfehlern 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 unterstützt die Verdrehbarkeit des Kolbens 66.

Um Staub 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 Stelle oberhalb der Kolbens 66 in den Zylinder 62 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

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"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 Pumpendruck 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-Üinheit 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 soweit ausgefahren ist, daß das Spiel im Knickgelenk aufgefangen ist, besteht Druckausgleich auf beiden Seiten der Ventilkugel 86, so daß die Feder 88 die Ventilkugel 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 stets mit konstantem Druck in der Leitung 92 zur Verfügung stehende Flüssigkeit das Ventil 74, bis der Druckausgleich wieder hergestellt 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.

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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 Schmieröle An den Rändern der Laufbuchse 40 in Nuten eingesetzte Dichtringe 108 verhindern ein Auslaufen des Schmieröls.

Da der Schwenkzapfen 42 wenn auch geringfügig, so doch durch Toleranzen bedingt in den Laufbüchsen 34 und 36 verdrehbar ist, besteht die Gefahr einer Rostbildung zwischen Schwenkzapfen und Laufbuchsen, zumal der Schwenkzapfen aus Gründen 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 100 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 Laufbüchsen in Nuten eingesetzte Dichtringe 118 bzw. 120 verhindern ein Auslaufen des Schmieröls. ' ·■·..-·

Auch der untere Schwenkzapfen 142 ist'in Laufbuchsen 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

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Ansatz 146, der durch einen Schraubbolsen 145 fes:tlegbar isto

Die Schmierung der Lagerstellen (134» 136, 140) erfolgt über eine an eine Leitung 202 angeschlossene axiale Bohrung 200 und Querbohrungen 204, 210 und 214»

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1. Lageranordnung für einen der Schwenkzapfen zwischen Vorder- und Hinterwagen knickgelenkter Fahrzeugeunter Verwendung eines an einem Wagen teil befestigten Gabelkopfes, in den die am anderen Wagenteil befestigte Gabellasche mit den Bohrungen für die Aufnahme des Schwenkzapfens fluchtend eingreift, und der Schwenkzapfen entweder gegenüber dem Gabelkopf oder der Gabellasche verdrehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem einen Arm (18) des Gabelkopfes und der Gabellasche (26) eine ringförmige Kolben-Zylinder-Einheit (60) angeordnet ist, deren Kolben (66) bei Beaufschlagung mit Druckflüssigkeit in Richtung der Gabellasche (26) ausfahrbar ist, und in einer zum Zylinderraum (64) des Zylinders (62) führenden Bohrung (76) ein in Richtung des Zylinderraums (64) öffnendes Rückschlagventil (74) angeordnet ist.

2. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der der Kolben-Zylinder-Einheit (60) abgewandten Seite der Gabellasche (26) und der angrenzenden Seite des anderen Armes (20) des Gabelkopfes zwei gleitend aufeinanderliegende Dichtringe (56, 58) einlegbar sind.

3ο Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß der Kolben (66) einseitig mit Druckflüssigkeit beaufschlagbar ist.

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4. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet", daß im Schwenkzapfen (42; 142) Bohrungen (100, 104, 110, 114; 200, 204, 210, 214) für die Schmierung der Lagers.tellen in den miteinander fluchtenden Öffnungen des Gabelkopfes und der Gabellasche angeordnet sind, die mit dem Hydrauliksystem verbindbar sind.

5· Lageranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerstellen Laufbuchsen (32, 34, 40; 132, 134, 140) aufweisen, die den Schwenkzapfen (42; 142) aufnehmen und für die Schmierung nach außen mittels Dichtringen (108, 118, 120) abdichtbar sind.

6. Lageranordnung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß von den Bohrungen im Schwenkzapfen (42; 142) Querbohrungen (104, 110, 114; 204, 210, 214) in den Zwischenraum jeweils zweier Dichtringe (108, 118, 120) führen, und die Querbohrungen über eine gemeinsame axiale Bohrung (100; 200) an das Hydrauliksystem anschließbar sind.

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