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Elastisches Lager für ein klappbares Fahrerhaus
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eines Lastkraftwagens Die Erfindung betrifft ein elastisches Lager
für ein klappbares Fahrerhaus eines Lastkraftwagens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Lastkraftwagen sind heutzutage üblicherweise mit klappbaren Fahrerhäusern
ausgerüstet. Dazu sind an der Vorderseite zu beiden Seiten des Fahrerhauses Lager
angeordnet, in denen das Fahrerhaus um eine Achse quer zur Fahrtrichtung nach vorne
geklappt und dadurch von den darunter liegenden Aggregaten,wie z. B. dem Motor,
abgehoben werden kann. Für diese Lagerung sind bereits eine Reihe von Lagerausführungen
bekannt.
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Neben aufwendigen Lagerkonstruktionen mit Drehstabfedern sind Gummi-Metallagerungen
bekannt.
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Ein bekanntes Lager entspricht einer modifizierten Ausführung gemäß
der DE-OS 29 15 811. Hier ist ein Gummi-
Metallelement in einem
am Fahrzeugrahmen befestigten Gehäuse angebracht, mit einem mittleren Metallteil,
in einem vertikal stehenden Schubelement, in dem sich quer zur Fahrtrichtung ein
Lagerbolzen erstreckt. Auf diesem Lagerbolzen ist das Fahrerhaus drehbar gelagert.
Fahrbahnstöße, die auf das Fahrerhaus in vertikaler Richtung wirken, werden von
den Schubelementen gut aufgenommen.
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Kräfte in Fahrtrichtung, die beispielsweise beim Bremsen oder Anfahren
auftreten, werden ebenfalls vom Gummielement in dessen Druckrichtung aufgenommen.
Dies bewirkt eine gewünschte, relativ starre Führung in Fahrtrichtung.
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Seitenkräfte, die beispeilsweise bei Kurvenfahrten auftreten, werden
im Gummielement so aufgenommen, daß dieses auf Schub beansprucht wird. Im Vergleich
zu der relativ starren Führung in Fahrtrichtung ist somit die Federkonstante in
Querrichtung relativ klein. Dies hat zur Folge, daß das Fahrerhaus bei Seitenkräften
mit relativ weiten Ausschlägen seitlich auswandert, was zu unangenehmen Schaukel-
und Schlingerbewegungen führt. Große seitliche Bewegungen werden durch Kunststoffanschläge
begrenzt, an die sich das Fahrerhaus wegen der kleinen Federkonstante in dieser
Richtung schon bei relativ geringen Seitenkräften anlegt. Die Standruhe des Fahrerhauses
wird somit wegen der kleinen Federkonstante des Lagers in seitlicher Richtung in
Verbindung mit den relativ harten, seitlichen Anschlägen ungünstig beeinflußt.
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Die Nachteile der geringen Seitenführung des vorstehenden Lagers werden
mit einem anderen bekannten Lager gemäß der DE-OS 33 14 093 behoben. Dieses Lager
besteht ebenfalls aus einem am Fahrgestell befestigten Gehäuse, in dem Gummi-Metallelemente
enthalten sind und durch deren innere Metallteile drehbar ein Lagerbolzen für das
Fahrerhaus in der Fahrzeugquerachse verläuft. Es sind zwei oder mehr Gummi-Metallelemente
vorgesehen, die alle vertikal auf Schub beansprucht sind, wobei die Schubebenen
bei einem Teil der Gummi-Metallelemente quer zur Fahrt-
richtung,
und bei einem anderen Teil in Fahrtrichtung verlaufen. Damit wird erreicht, daß
das Fahrerhaus in vertikaler Richtung mit hohem Fahrkomfort federt, in der Fahrtrichtung
und quer zur Fahrtrichtung jedoch in gewünschter Weise straff geführt ist. Dieses
in der Praxis gut bewährte Lager, insbesondere sein mittlerer Teil, ist jedoch fertigungstechnisch
schwierig und aufwendig herzustellen, so daß das Lager insgesamt ziemlich teuer
ist.
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Weiter sind relativ viele Gummielemente erforderlich, die alle ständig
und gleichzeitig tragende Funktion haben und sich gegenseitig in ihrer Wirkung beeinflussen.
Eine Anpassung an unterschiedliche Fahrzeug ausführungen oder Fahrzeugtypen, sowie
an unterschiedliche Anwendungsfälle erfordert daher erhebliche Änderungen in den
einzelnen Lagern, so daß nur im begrenzten Umfang standardisierte Einzelteile verwendet
werden können.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein fertigungstechnisch einfacheres und kostengünstigeres, elastisches
Lager zu schaffen, mit der Möglichkeit einer einfacheren Anpassung an unterschiedliche
Fahrzeugtypen, Fahrzeugausführungen und Anwendungsfälle.
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Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Lager mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Gemäß Anspruch 1 ragt das zentrale Metallteil in das Aufnahmeauge,
wobei in vertikaler Richtung, unten und oben, sowie in horizontaler Richtung, in
und gegen die Fahrtrichtung, im Bereich des Aufnahmeauges' Gummianschlagpuffer auf
dem zentralen Metallteil angebracht sind. Die das Fahrerhaus tragenden Gummi-Metallelemente
sind so ausgelegt, daß im statisch belasteten Fall das zentrale Metallteil etwa
eine Mittellage im Aufnahmeauge einnimmt, und daß sich die Gummianschlagpuffer bei
einer Auslenkung des zentralen Metallteils an die Innen seite des Aufnahmeauges
anlegen.
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Mit diesen Merkmalen wird erreicht, daß im Vergleich zum Stand der
Technik (DE-OS 33 14 093) das mittlere, kompliziert herzustellende Gummi-Metallteil
entfallen kann.
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Die Tragefunktion für das Fahrerhaus übernehmen im statisch belasteten
Fall die auf Schub beanspruchten Gummielemente, deren Schubebenen beim erfindungsgemäßen
Lager nur in Fahrtrichtung verlaufen. Diese bei Querkräften auf Druck (bzw. Zug)
belasteten Gummielemente übernehmen auch die quer zur Fahrtrichtung gewünschte straffe
Führung, ohne irgendwelche Anschläge. Üblicherweise sind an jedem Lager links und
rechts des Aufnahmeauges je zwei unter Vorspannung stehende Gummielemente angeordnet.
Es ist jedoch auch möglich, wegen der erforderlichen Verwendung von zwei Lagern
links und rechts am Fahrerhaus nur jeweils an einer Seite des Aufnahmeauges Gummielemente
anzubringen und die beiden gegenüberliegenden Lager durch einen Drehstab oder verlängerten
Lagerbolzen zusammenzuspannen.
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Das zentrale Metallteil mit seinen Anschlagpuffern ragt in das Aufnahmeauge,
wobei im statischen Fall bei üblichen Ausführungen des Lagers die Anschlagpuffer
nicht an der Innenseite des Aufnahmeauges anliegen. Bei vertikal angeregten Fahrbahn
stößen ist das Fahrerhaus wegen der Schubbelastung der Gummielemente in dem vorgegebenen
Bereich bis zum Anliegen der Anschlagpuffer in gewünschter Weise sehr weich aufgehängt.
Als Anwendungsfall wäre hier beispielsweise ein Lastkraftwagen zu nennen, der vorzugsweise
für lange Autobahnfahrten mit nur geringen vertikal angeregten Fahrbahnstößen eingesetzt
werden soll. Da bei langen Autobahnfahrten auch nur wenig Kräfte in oder gegen die
Fahrtrichtung (beispielsweise durch Bremsen oder Beschleunigen) wirken, ist auch
für diesen Anwendungsfall eine relativ weiche Aufhängung in Längsrichtung nicht
nachteilig. Der Ausschlagbereich, in dem die weiche Aufhängung wirksam sein soll,
ist durch den Abstand der Anschlagpuffer von der Innenseite des Aufnahmeauges wählbar
und vorgebbar.
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Für Anwendungsfälle im rauheren Betrieb kann die Distanz zwischen
Aufnahmeauge und Anschlagpuffer sehr klein gewählt werden oder ein Anschlagpuffer
kann von vorneherein bereits an der Innenseite des Aufnahmeauges anliegen, so daß
in dieser Richtung eine starrere Führung erfolgt. Bevorzugt werden in den einzelnen
Richtungen (nach unten und oben, nach vorne und hinten) getrennte Anschlagpuffer
verwendet, die in ihrer Form, Härte und in ihrem Abstand von der Anschlagfläche
unabhängig dimensioniert werden können. Bei entsprechender Dimensionierung könnte
beispielsweise die Federkennlinie in den vorstehend genannten Richtungen weitgehend
unabhängig voneinander, je nach Anwendungsfall, ausgelegt werden. Es ist jedoch
auch denkbar, einen einheitlichen Gummi-Anschlagwulst rundherum am zentralen Metallteil
im Bereich des Aufnahmeauges anzubringen oder Bleche in die Anschlagwülste einzuvulkanisieren.
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Durch die erfindungsgemäße Ausführung des Lagers ist es insbesondere
möglich, eine abknickende Federkennlinie in Verbindung mit den Anschlagpuffern herzustellen,
wobei im ersten Kennlinienbereich das Fahrerhaus über die Schubbeanspruchung der
Gummielemente weich und komfortabel aufgehängt ist, während im zweiten Kennlinienbereich
bei rauherem Betrieb und größerer Auslenkung des Fahrerhauses eine straffe und wiederum
weitgehend festlegbare Anbindung des Fahrerhauses an den Fahrgestellrahmen erfolgt.
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Es ist ersichtlich, daß je nach konstruktiven Gegebenheiten das Aufnahmeauge
auch mit dem Fahrerhaus und der Lagerbolzen mit dem Fahrgestellrahmen verbunden
sein kann.
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In einer zweckmäßigen Ausführung des Lagers sind zwei Gummi-Metallelemente
vorgesehen, die von beiden Seiten her mit dem Gehäuse des Aufnahmeauges verbunden
sind.
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Die Gummi-Metallelemente können in dieser Ausführung einfach vulkanisiert
und montiert werden (Anspruch 2).
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Zur Erzielung einer guten Dauerhaltbarkeit ist es erforderlich, die
Gummielemente vorzuspannen. Vorzugsweise geschieht dies über Verschraubungen am
Lagerbolzen, der auch zugleich als Distanzstück bzw. Maß für die aufzubringende
Vorspannung dient (Anspruch 3).
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Falls zwei zentrale Metallteile von beiden Seiten her in das Aufnahmeauge
ragen, empfiehlt es sich, auch die beiden Metallteile auf Block zu bringen und zusammenzuspannen.
Dies ergibt eine stabile Ausführung bei guter Montagemöglichkeit, wobei die zusammengespannten
Metallteile hier als Distanzstücke für die Gummivorspannung dienen. Für die Funktion
ist das Zusammenspannen der Metallteile allerdings nicht zwingend erforderlich (A
4).
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Mit Anspruch 5 wird der Fall beansprucht, daß kein Abstand zwischen
der Innenseite des Aufnahmeauges und wenigstens einem Anschlagpuffer vorliegt. Das
heißt, in Richtung dieses einen oder mehrerer Anschlagpuffer ist bereits von vorneherein
eine starrere Anbindung vorgesehen. Eine Anpassung an unterschiedliche Fahrzeugtypen
und Anwendungen ist somit einfach durchführbar.
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Die Ansprüche 6 und 7 haben vorteilhafte konstruktive Ausgestaltungen
zum Inhalt.
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Durch das Einfügen von Zwischenblechen in die Gummielemente gemäß
Anspruch 8 wird ein Ausweichen und eine Querdehnung des Gummis weitgehend verhindert.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird mit weiteren Einzelheiten,
Merkmalen und Vorteilen anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf ein Lager
in radialer Richtung, Fig. 2 eine teilweise geschnittene (Schnittlinie A-A aus Fig.
1) Draufsicht auf das Lager gemäß Fig. 1 in axialer Richtung, Fig. 3 ein Gummi-Metallteil
(Vulkanisierteil) für das Lager.
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In Fig. 1 ist ein elastisches Lager 1 dargestellt, das im wesentlichen
aus einem linken und rechten Gummi-Metallelement 2 und 3, einem Lagerbolzen 4 und
einem Gehäuse 5 mit Aufnahmeauge 6 besteht. Jedes der Elemente 2, 3 besteht aus
einem zentralen Metallteil 7, 8 mit stirnseitigen Flanschen 9, 10. Der Lagerbolzen
4 durchdringt die zentralen Metallteile 7, 8 und ist in einer Kunststoffbuchse 11
gelagert.
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Die Metallteile 7, 8 sind über den Lagerbolzen 4 an den Anlageflächen
12 zusammengespannt. Dazu hat der Lagerbolzen 4 beidseitig Gewinde 13, 14, auf die
Muttern 15, 16 aufgeschraubt sind und die über Kunststoffscheiben 17, 18 gegen die
Flansche 9, 10 geschraubt sind.
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Der Lagerbolzen 4 ist über Stützen 19, 20 mit dem Fahrgestellrahmen
21 (oder dem Fahrerhaus) verbunden.
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Das Gehäuse 5 besteht aus einem Rohrstück 22, auf das beidseitig metallische
Ringscheiben 23, 24 aufgesetzt sind. Zwischen den Flanschen 9, 10 und den Ringscheiben
23, 24 sind jeweils zwei Gummielemente 25 (beidseitig vom Lagerzapfen in einer Horizontalebene)
angehaftet. In die Gummielemente 25 sind Zwischenbleche 26, 27 einvulkanisiert.
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Die zentralen Metallteile 7, 8 haben radiale Verdickungen im Bereich
des Gehäuses 5 bzw. des Aufnahmeauges 6, auf denen Gummianschlagpuffer 28, 29 aufvulkanisiert
sind.
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Die Gummianschlagpuffer 28, 29 haben Trapezform, wobei die Schmalseite
radial nach außen auf die Innenseite des Rohrstücks 22 weist, die die Anschlagfläche
30 bildet.
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Die Gummianschlagpuffer 28, 29 haben Abstände 31, 32 von der Anschlagfläche
30.
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Die rechte Seite der Fig. 2 zeigt das Lager der Fig. 1 in einem Horizontalschnitt
entlang der Linie A-A (mittlerer Teil). Es ist wiederum der Lagerbolzen 4, die Mutter
15; die Kunststoffscheibe 17 und der Flansch 9 zu erkennen.
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Der Flansch 9 erstreckt sich länglich in horizontaler Richtung und
in seinem radial äußeren Bereich ist auch jeweils das Gummielement 25 angehaftet.
Zur Sichtbarmachung des Gummielements bzw. der Haftfläche 33 ist ein Teil des Flansches
9 weggebrochen. Weiter ist die Ringscheibe 23 dargestellt, mit der der Flansch 9
über das Gummielement 25 verbunden ist.
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Die linke Seite der Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch das Lager nach
Fig. 1 entlang der Linie A-A (senkrechter Teil). Aus dieser Ansicht ist zu ersehen,
daß weitere Gummianschlagpuffer 34 auch in der anderen Radialrichtung angebracht
sind und daß die Gummianschlagpuffer 28, 29, 34 auf ebenen Flächen auf den Metallteilen
7, 8 aufgebracht sind. Weiter sind Rundungen 35, 36 vorgesehen, so daß lediglich
die Gummianschlagpuffer 28, 29', 34 und nicht die Metallteile an der Anschlagfläche
zur Anlage kommen können.
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Mit der strichlierten Linie 37 ist eine modifizierte Ausführungsform
angedeutet, bei der der Gummianschlagpuffer 34 bereits von vornherein an der Fläche
30 anliegt.
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Die Fig. 1 und 2 zeigen das elastische Lager 1 in seiner
statisch
mit dem Fahrerhaus belasteten Einbaulage. Der Übersichtlichkeit wegen sind Anschlußelemente
am Gehäuse 5 und die Verbindung zum Fahrerhaus nicht gezeichnet.
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In Fig. 3 dagegen ist eines der beiden Gummi-Metallelemente 2, 3 in
unbelastetem Zustand (Vulkanisierteil) gezeigt. Es sind wiederum das Metallteil
7 mit dem Flansch 9 und die Ringscheibe 23 mit dem dazwischen liegenden Gummielement
25 sowie der Zwischenbleche 26, 27 zu ersehen. Weiter ist nochmals die Lage und
Ausführung der Gummianschlagpuffer 28, 29, 34 veranschaulicht. Wegen der fehlenden
statischen Belastung sind die Mittelebenen der Ringscheibe 23 und des Metallteils
9 gegeneinander versetzt, bzw. das Gummielement 25 steht nach oben ab und wird erst
bei der Montage des Lagers bzw. beim Aufbringen der Last des Fahrerhauses in seine
horizontale Lage gebracht. Bei der Montage wird durch das Zusammenspannen der beiden
Metallteile 7, 8 auch den Gummielementen 25 die erforderliche Vor spannung erteilt.
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Die beschriebene Ausführungsform des Lagers hat folgende Funktion:
In den in den Fig. 1 und 2 gezeigten statischen Lagen wird das Fahrerhaus durch
die nach oben gerichtete Kraft in den Gummielementen 25 abgestützt in der Weise,
daß die zentralen Metallteile 7, 8 bzw. die damit verbundenen Gummianschlagpuffer
28, 29, 34 so im Aufnahmeauge 6 liegen, daß noch Abstände 31, 32 zur Anschlagfläche
30 hin verbleiben. Bei Querkräften auf das Fahrerhaus wird das Gehäuse 5 in Achsrichtung
des Lagers verschoben, wodurch die Gummielemente 25 auf dieser Seite auf Druck beansprucht
werden. Dies ergibt eine gewünschte, relativ starre Führung in dieser Richtung.
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Vertikale und horizontale Auslenkungen des Fahrerhauses bzw. des Gehäuses
5 werden vorerst (bevor die Gummianschlagpuffer zur Anlage kommen) von den Gummielementen
25 durch Schubbeanspruchung aufgenommen. Dadurch ergibt sich
in
diesen Richtungen erstmals eine weiche Anbindung des Fahrerhauses an den Fahrgestellrahmen,
was zu einer angenehmen Abfederung führt. Erst bei größeren Auslenkungen kommen
die entsprechenden Anschlagpuffer zur Anlage an der Anschlagfläche 30, wodurch die
zuerst relativ weiche Anbindung starrer wird, was etwa einem Knick in der Federkennlinie
und einer Auslenkungsbegrenzung entspricht.
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Zum Aufklappen des Fahrerhauses kann das Gehäuse 5 mit den daran befestigten
Metallteilen 7, 8 um den Lagerbolzen 4 geschwenkt werden.
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Zusammenfassend wird festgestellt, daß mit dem Anmeldungsgegenstand
ein fertigungstechnisch einfaches und kostengünstiges, elastisches Lager mit der
Möglichkeit einer einfachen Anpassung an unterschiedliche Gegebenheiten zur Verfügung
gestellt wird.
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