NL8703122A

NL8703122A - Vehicle air suspension - has axle mechanism including leaf spring with varying thickness

Info

Publication number: NL8703122A
Application number: NL8703122A
Authority: NL
Original assignee: Weweler Nv
Priority date: 1987-12-23
Filing date: 1987-12-23
Publication date: 1989-07-17

Abstract

An axle mechanism for a vehicle with air suspension includes a leaf spring at one side hinged on a transverse spindle, and at the rear allowing horizontal movement w.r.t. the vehicle frame. The centre of the leaf spring has a thicker part connected to a support for the transverse mounted wheel shaft. Two such leaf springs are on each side of the vehicle fixed to form a U-shaped stabiliser. Air springs are fitted between frame and leaf springs. Under and against the leaf spring (3) in the thickest part, fits a transverse spindle (4). A platform (5), spring and transverse spindle are secured with straps (12). The platform retains a shock absorber (15).

Description

NO 34906 GB/ihi 1 j %NO 34906 GB / ihi 1 y%

Asophanginrichting voor een Toertnig set luchtveringAxle suspension device for a Tournig air suspension set

De uitvinding heeft betrekking op een asophanginrichting voor een voertuig met luchtvering.The invention relates to an axle suspension device for a vehicle with air suspension.

Het is bekend, dat luchtveren voor het verend steunen van de assen van voertuigen het voordeel hebben, dat de stijfheid zodanig afhankelijk 5 is van de belasting, dat de veerfrequentie en dus het veercomfort praktisch gelijk kan blijven ondanks verschil in belading. Een nadeel is echter, dat zulke luchtveren in zich nauwelijks dwarse stabiliteit hebben, zodat bijzonder zware eisen aan externe stabilisatiemiddelen worden gesteld.It is known that air springs for resiliently supporting the axles of vehicles have the advantage that the stiffness is so dependent on the load that the spring frequency and thus the spring comfort can remain practically the same despite the difference in loading. A drawback is, however, that such air springs have hardly any transverse stability in themselves, so that particularly heavy demands are made on external stabilizers.

10 Het is in dit verband bekend stangenstelsels toe te passen, waarbij aan beide einden scharnierend, ongeveer horizontale stangen voor het geleiden van de as en de luchtveren onder opname van de horizontale krachten dienen. Zulke constructies zijn slechts beperkt toepasbaar, vooral gezien de ruimte, die zij innemen, geven veel slijtage door de vele 15 scharnierpunten en brengen complicaties mede door de afzonderlijke rol-stabilisatiemiddelen, die nodig zijn.It is known in this connection to use rod systems, in which hinged at both ends, approximately horizontal rods serve for guiding the shaft and the air springs while absorbing the horizontal forces. Such constructions are only applicable to a limited extent, especially in view of the space they occupy, cause a great deal of wear due to the many pivot points and cause complications due to the separate roller stabilizing means that are required.

Het is in dit verband bekend een luchtveer op een aan het gestel scharnierende en stijf-verende arm te dragen, die vast met de as of, bij draaiende as, met een drager daarvoor, is verbonden, waarbij de twee 20 scharnierende armen, elk aan een zijde van het voertuig, direkt achter de luchtveren eindigen en met die as of drager een U-vormige rolstabili-sator vormen. Schokdempers kunnen enerzijds op een deel van het gestel en anderzijds op die arm of een daaraan bevestigd deel aangrijpen. Ter voorkoming van te grote ongewenste askanteling is bij stuurassen en aan-25 gedreven assen de lengte van de draagarm aan een minimum lengte gebonden.It is known in this connection to bear an air spring on a frame pivotable and rigid-suspension arm, which is fixedly connected to the shaft or, with rotating shaft, with a carrier therefor, the two pivoting arms, each on one side of the vehicle, terminate directly behind the air springs and form a U-shaped roll stabilizer with that axle or carrier. Shock absorbers can engage part of the frame on the one hand and that arm or a part attached thereto on the other hand. In order to prevent excessive unwanted axle tilt, the length of the support arm is limited to a minimum length for steering axles and driven axles.

Aan de scharnieren voor die armen worden hoge eisen gesteld. Zij moeten zonder noemenswaard onderhoud langdurig zonder slijtage kunnen scharnieren, terwijl zij hoge dwarskrachten moeten kunnen opnemen, wat 30 constructieve problemen schept.High demands are placed on the hinges for these arms. They must be able to pivot for a long time without wear without significant maintenance, while they must be able to absorb high transverse forces, which creates constructional problems.

Om hierin verbetering te brengen heeft men voorgesteld een dunne bladveer langs die arm aan te brengen, welke bladveer vooraan met de stijf-verende scharnierarm vast is verbonden en tezamen daarmee aan het gestel is bevestigd en die ter plaatse van de as met stijve stroppen te-35 zamen met die scharnierarm met de as is verbonden.To improve on this, it has been proposed to provide a thin leaf spring along that arm, which leaf spring is fixedly connected at the front to the rigid-resilient pivot arm and is secured together therewith to the frame and which is rigidly slotted at the axis. 35 is connected to the shaft together with that pivot arm.

.8703122 i 2 >.8703122 i 2>

Die bladveer loopt naar achter voorbij die arm door en is nabij het achtereinde bijvoorbeeld in een schommelstuk of met een glijschoen binnen dwarse geleidingen zo met het gestel verbonden, dat hij daar horizontaal ten opzichte van het gestel bewegen kan, maar zodanig dat dwarskrachten 5 ook daar goed kunnen worden opgenomen. Die bladveer is in een vertikaal langsvlak slap genoeg om achter de as zo te kunnen veren dat hij de ver-tikale veerbeweging van de luchtveer niet hindert.That leaf spring extends backwards beyond that arm and is connected to the frame such as a rocking piece or a sliding shoe within transverse guides near the rear end, so that it can move horizontally there relative to the frame, but such that transverse forces 5 also there can be well recorded. This leaf spring is slack enough in a vertical longitudinal plane to be able to spring behind the shaft in such a way that it does not hinder the vertical spring movement of the air spring.

Zulk een constructie geeft ten aanzien van het opnemen van de dwarskrachten constructief wel een verbetering, maar heeft ook belang-10 rijke nadelen. Zij is vrij gecompliceerd en duur. Verder moet die schar-nierarm met die naar achter reikende arm boven de luchtveer langs lopen, wat nadelen geeft door de hoogtebeperkingen. In het bijzonder en in samenhang hiermee moet die scharnierarm de luchtveer achter de as dragen. Dit geeft hoge reactiekrachten op het vooraan liggende scharnier voor 15 deze arm door de vrij aanzienlijke horizontale afstand tussen luchtveer en as. Stootbewegingen van de as worden zo niet alleen op de veer, maar ook op hinderlijke wijze na die scharnieras aan het gestel doorgegeven.With regard to the absorption of the transverse forces, such a construction does provide an improvement in construction, but it also has important drawbacks. It is quite complicated and expensive. Furthermore, the pivot arm with that rear-reaching arm must pass above the air spring, which has disadvantages due to the height restrictions. In particular and in connection therewith, that hinge arm must support the air spring behind the axle. This gives high reaction forces on the front hinge for this arm due to the fairly considerable horizontal distance between air spring and shaft. As a result, impact movements of the shaft are transmitted to the frame not only on the spring, but also annoyingly after that pivot axis.

Naast zulke systemen zijn er combinaties van aan beide einden opgehangen bladveren met luchtveren bekend.In addition to such systems, combinations of leaf springs with air springs suspended at both ends are known.

20 De uitvinding beoogt nu dergelijke bekende inrichtingen te vereen voudigen en de genoemde nadelen van bekende constructies te vermijden.The object of the invention is now to simplify such known devices and to avoid the stated drawbacks of known constructions.

Hiertoe is een asophanginrichting als bedoeld volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt, dat een bladveer met over de lengte variërende dikte om een dwarsas scharnierend en aan de achterzijde horizontale langs-25 beweging toelatend aan het gestel van het voertuig is aangebracht, zodanig dat die verbinding van de bladveer met het gestel aan beide einden in horizontale richting dwars op de lengte-richting star is, dat het voorste deel van de bladveer veel dikker en dus buigingsstijver is dan het achterste deel, dat nabij het midden van de lengte deze bladveer met 30 het dikke gedeelte vast is bevestigd aan de daaronder gelegen dwarsas, die de wielen draagt of, bij draaiende as, aan een drager daarvoor, welke as of drager twee dergelijke bladveren elk nabij één zijde van het voertuig aldus nabij het midden star verbindt tot een U-vormige rolsta-bilisator, waarbij nabij die bevestiging van bladveer en dwarsas of dra-35 ger daarvoor een of meer luchtveren tussen gestel en bladveer boven de bladveer zijn aangebracht.To this end, an axle suspension device as referred to in the invention is characterized in that a leaf spring of longitudinally varying thickness is hinged about a transverse axis and permits horizontal longitudinal movement at the rear to the frame of the vehicle, such that this connection of the leaf spring with the frame at both ends in a horizontal direction transverse to the longitudinal direction is rigid, that the front part of the leaf spring is much thicker and thus more rigid than the rear part, which near the center of the length this leaf spring with the thick part is fixedly attached to the transverse axis below it, which carries the wheels or, when the axle is rotating, to a carrier therefor, which axle or carrier rigidly connects two such leaf springs each near one side of the vehicle so as to form a U-shape near the center roller stabilizer, wherein one or more air springs between the frame and the leaf spring above the mounting of the leaf spring and transverse shaft or carrier therefor leaf spring are fitted.

Aldus kan met een enkele bladveer met sterk veranderend diktever-schil de asophanging worden verzorgd, waarbij de dwarskrachten voldoende stijf worden opgenomen en waarbij aantrekkelijke mogelijkheden worden 40 geopend om de delen ten opzichte van elkander te plaatsen en het hoogte- .8703122 t 3 < ί verschil tussen de voorste scharnierende bevestiging van de bladveer en de as gering te houden, zodat de as bij vering weinig horizontale verplaatsing ten opzichte van het gestel ondergaat, terwijl het dunne achterste deel van de bladveer zo kan zijn gebogen, dat het gemakkelijk 5 langs delen kan worden gevoerd, die in de weg zouden kunnen zitten indien deze veer ongeveer horizontaal naar achter zou lopen, bijvoorbeeld langs delen voor de aandrijving van aangedreven assen. De achterste verbinding van deze veer met het gestel kan dan zonder bezwaar aanzienlijk hoger liggen dan de voorste bevestiging en de as. In het 10 bijzonder zijn er zo veel minder beperkingen in de keuze van de plaats van de luchtveren, en wordt speciaal de mogelijkheid geopend de luchtveren, in zijaanzicht gezien, praktisch recht boven de as te plaatsen, wat grote voordelen biedt qua krachtopneming en constructieve uitvoering.Thus, with a single leaf spring with a strongly changing thickness difference, the axle suspension can be provided, whereby the transverse forces are absorbed sufficiently rigid and where attractive possibilities are opened to place the parts relative to each other and the height .8703122 t 3 <ί keep the difference between the front hinged mounting of the leaf spring and the axle small, so that the axle undergoes little horizontal displacement relative to the frame during suspension, while the thin rear part of the leaf spring can be bent in such a way that it can easily be moved along which could get in the way if this spring were to run approximately horizontally backwards, for example along parts for driving driven axles. The rear connection of this spring to the frame can then, without any problem, be considerably higher than the front mounting and the shaft. In particular, there are so many fewer restrictions in the choice of the location of the air springs, and especially the possibility is opened to place the air springs, viewed in side view, practically directly above the axle, which offers great advantages in terms of power absorption and constructional design. .

15 Er zijn allerlei mogelijke uitwerkingen van de uitvinding en daarbij behorende voordelen mogelijk. Daarbij is belangrijk dat er tenminste bepaalde dikteverschillen en dus verschillen in buigstijfheid tussen het voorste en achterste deel van de bladveer zijn, zoals nog te beschrijven. In bijgaande tekening zal de uitvinding aan de hand van een 20 uitvoeringsvoorbeeld nader worden verduidelijkt. Deze tekening geeft een zijaanzicht van een asophanging volgens de uitvinding weer, in Fig. 1 in de geheel uitgeveerde rijstand en in Fig. 2 in maximaal ingedrukte stand bij het remmen.All kinds of possible elaborations of the invention and associated advantages are possible. It is important here that there are at least certain thickness differences and thus differences in bending stiffness between the front and rear parts of the leaf spring, as will be described hereinafter. In the accompanying drawing the invention will be further elucidated on the basis of an exemplary embodiment. This drawing shows a side view of an axle suspension according to the invention, in fig. 1 in the fully extended driving position and in FIG. 2 in maximum depressed position when braking.

Aan het gestel van het voertuig, waarvan een langsbalk 1 ten dele 25 is getekend, is aan de voorzijde een veerhand 2 aangebracht, waarin via een lager een bladveer 3 scharnierend is bevestigd. Deze bladveer wordt achterwaarts geleidelijk dikker om bij 4 in het dikste gedeelte aan de bovenzijde een plat vlak te vormen, waarop een plateau 5 rust, dat het ondereinde van een luchtveer 6 draagt, die van gebruikelijke constructie 30 kan zijn, met drukluchttoevoer, die variabel is en aanslagen 7 en 8, die bij maximale indrukking mechanisch op elkander komen te drukken en die met streeplijnen zijn aangeduid.A spring hand 2 is mounted on the front of the vehicle, of which a longitudinal beam 1 is partly drawn, in which a leaf spring 3 is hingedly mounted via a bearing. This leaf spring gradually thickens backwards to form a flat surface at 4 in the thickest part at the top, on which rests a plateau 5, which bears the lower end of an air spring 6, which can be of conventional construction 30, with compressed air supply, which is variable and stops 7 and 8, which come to press each other mechanically at maximum compression and which are indicated by dashed lines.

De bladveer 3 wordt achterwaarts vanaf plateau 5 eerst geleidelijk maar over korte afstand in het deel 9 aanzienlijk dunner, om over te 35 gaan in een dun deel 10, dat achterwaarts bij voorkeur geleidelijk dunner wordt. De breedte kan over de gehele lengte van veer 3 gelijk zijn en aanzienlijk groter dan de dikte van althans het grootste deel van de veer.The leaf spring 3 is thinned backwards gradually from plateau 5 at first, but for a short distance in the part 9, considerably thinner, to become a thin part 10, which thins backwards preferably gradually. The width can be equal over the entire length of spring 3 and considerably greater than the thickness of at least most of the spring.

Onder tegen de bladveer 3 is in het dikste gedeelte een dwarsas 11 40 aangebracht en plateau 5, veer 3 en dwarsas zijn door stroppen 12 vast .87 03122 4 r ) verbonden. De luchtveer 6 staat bij voorkeur over kleine afstand in langsrichting van het voertuig verplaatst ten opzichte van de as 11, in dit geval iets voor die as, om een geringe voorspanning op de bevestigingen van de veer 3 aan het gesteld te onderhouden.At the bottom of the leaf spring 3 a transverse axis 11 40 is arranged in the thickest part and the platform 5, spring 3 and transverse axis are fixedly connected by slings 12. 87 03 122 4 r). The air spring 6 is preferably displaced a short distance in the longitudinal direction of the vehicle relative to the axle 11, in this case slightly in front of that axle, in order to maintain a small pretension on the mountings of the spring 3 on the carriage.

5 De bladveer 3 is bij 13 via een schommelstuk 14 met het gestel ver bonden.The leaf spring 3 is connected to the frame at 13 via a rocking piece 14.

Op plateau 5 grijpt een schokdemper 15 aan. Verder bevindt zich op dat plateau een opstaande aanslag 16.A shock absorber 15 engages on platform 5. There is also an upright stop 16 on that plateau.

Desgewenst kan een extra rolstabilisator als U-vormige stabilisator 10 17, 18 bij 17 scharnierend met het plateau zijn verbonden en door schar- nierstangen 19, bij 20 op de benen van de U aangrijpend, aan het gestel zijn opgehangen. Het deel 17 vormt het torsiestaafgëdeelte van die stabilisator, dwars op het voertuig verlopend.If desired, an additional roll stabilizer as a U-shaped stabilizer 10, 17, 18 by 17 can be hingedly connected to the platform and suspended from the frame by hinge rods 19, engaging 20 on the legs of the U. The part 17 forms the torsion bar part of said stabilizer running transversely of the vehicle.

Met streeplijnen 3' is rechts in Fig. 1 aangegeven hoe het dunne 15 deel van veer 3 anders kan zijn gekromd indien dit in verband met de beschikbare plaatsruimte gewenst is.Dotted lines 3 'show to the right in FIG. 1 shows how the thin part of spring 3 can be curved differently if this is desired in connection with the available space.

Rechts onder in Fig. 1 is nog getekend hoe het achtereinde van deel 10 van veer 3 met een lus 10' naar het schommelstuk 14 is gevoerd ter verkrijging van een grotere werkzame veerlengte zonder achterwaartse 20 verplaatsing van deze veerhand. Links onder in Fig. 1 is getekend hoe deel 10 van veer 3 bij 13' in schommelstuk 14 kan verschuiven.Bottom right in Fig. 1 it is also shown how the rear end of part 10 of spring 3 has been guided with a loop 10 'to the rocking piece 14 in order to obtain a greater effective spring length without rearward displacement of this spring hand. Bottom left in Fig. 1 is shown how part 10 of spring 3 can slide in rocking piece 14 by 13 '.

Fig. 2 geeft de situatie bij krachtig remmen weer. De luchtveer 6 is geheel ingedrukt en de opstaande aanslag 16 slaat aan tegen het gestel om mede de optredende askanteling te beperken.Fig. 2 shows the situation under heavy braking. The air spring 6 is fully compressed and the upright stop 16 abuts the frame to help limit the axle tilt occurring.

25 Stuurreakties bij in- en uitveren worden voorkomen doordat voor gestuurde assen de veerhand 2 in dwarsrichting zo nauwkeurig mogelijk naast het draaipunt van de stuurstok wordt geplaatst. Maakt de constructie dit gewenst en laat deze dit ook toe bijvoorbeeld doordat ter plaatse een dwarsbalk tussen de langsbalken 1 van het gestel kan worden aangebracht, 30 dan kunnen de luchtveren 6 ook naast de langsbalken 1 worden geplaatst, waarbij de plateaus 5 uiteraard een aangepaste vorm en stand kunnen hebben. Dit geeft ook vaak de aantrekkelijke mogelijkheid de luchtveren hoger te plaatsen en de voorste veerhand 2 vertikaal nog meer op dezelfde hoogte als de as te kunnen brengen en geeft ook in andere 35 opzichten variatiemogelijkheden in onderlinge opstelling en afmetingen van constructiedelen om de meest gunstige constructie te bereiken.Steering reactions during springing in and out are prevented by placing the spring hand 2 in transverse direction as precisely as possible next to the pivot point of the steering rod for steered axles. If the construction makes this desirable and also allows it, for instance because a cross beam can be arranged on site between the longitudinal beams 1 of the frame, the air springs 6 can also be placed next to the longitudinal beams 1, whereby the plateaus 5 of course have an adapted shape. and can stand. This also often gives the attractive possibility to raise the air springs and to be able to bring the front spring hand 2 vertically even more at the same height as the axle and also gives other possibilities for variation in mutual arrangement and dimensions of construction parts in order to obtain the most favorable construction. to achieve.

Het systeem leent zich goed voor standaardisatie, daar de veerhan-den 2 en de schommel- of glijstukbevestigingen 13, 14 als standaard in de fabriek aan het gestel aangebracht kunnen worden, waarbij men daarna 40 nog kan kiezen of een of ander bladveersysteem of een systeem met lucht- . 67 03122 5 ζ vering als volgens de uitvinding zal worden gekozen.The system lends itself well to standardization, as the spring arms 2 and the swing or slider attachments 13, 14 can be factory fitted to the frame as standard, with 40 still available as a choice of some type of leaf spring system or system with air. 67 03122 5 ζ suspension as will be chosen according to the invention.

Het is gemakkelijk de vertikale stand van veerhand 2 zo gunstig tragelijk te kiezen ten opzichte van de as 11 om de as zo weinig mogelijk voor- en achterwaartse beweging te doen uitvoeren bij het veren. De 5 hoekstand van plateau 5 en van as 11 kan gemakkelijk optimaal gekozen worden.It is easy to choose the vertical position of spring hand 2 as favorably slow relative to the shaft 11 as to make the shaft perform as little forward and backward movement as possible in the spring. The angular position of platform 5 and axis 11 can easily be optimally selected.

Bij voorkeur is het achterste deel van de bladveer 3 na de sterke verdunning bij 9 gemiddeld dunner dan 0,45 maal de gemiddelde dikte van de bladveer voor de asbevestiging. Bij het gegeven voorbeeld is deze 10 verhouding ongeveer 0,36.Preferably, the rear part of the leaf spring 3 after the strong thinning at 9 is on average thinner than 0.45 times the average thickness of the leaf spring for shaft mounting. In the example given, this ratio is about 0.36.

Het grootste deel van de lengte van het achterste deel van de bladveer is bij voorkeur dunner dan 0,35 maal het dikste deel van de bladveer direkt voor de asbevestiging. In het gegeven voorbeeld is deze verhouding ongeveer 0,27.Most of the length of the rear portion of the leaf spring is preferably thinner than 0.35 times the thickest part of the leaf spring immediately before the shaft attachment. In the example given, this ratio is about 0.27.

15 Deze grenzen bleken optimaal te zijn voor de verhouding der buig- stijfheden voor normale toepassingen bij vrachtwagens. De absolute diktes en het dikteverloop der veren 3 worden zo gekozen, dat afhankelijk van constructiegewicht en belading een maximaal comfort wordt bereikt.These limits were found to be optimal for the ratio of bending stiffness for normal truck applications. The absolute thicknesses and the thickness variation of the springs 3 are selected in such a way that maximum comfort is achieved depending on the construction weight and loading.

Voor de buigingsstijfheid van het voorste deel van de veer is die stijf-20 heid hoog voor het verkrijgen van de vereiste rolstabiliteit, maar weer niet zo hoog dat oneffenheden in de weg en dergelijke te hoge belastingen en een oncomfortabel gedrag van het voertuig meebrengen. Vorm en dikteverloop van de bladveer 3 zijn op een zo gelijkmatig mogelijk span-ningsverloop afgestemd.For the bending stiffness of the front part of the spring, that stiffness is high in order to obtain the required rolling stability, but again not so high that unevenness in the road and the like entail too high loads and an uncomfortable behavior of the vehicle. The shape and thickness of the leaf spring 3 are geared to the most uniform tension variation.

25 De bladveer kan uit daarvoor bekende en geschikte staalsoorten, maar ook uit vezelversterkte kunststof bestaan.The leaf spring can consist of known and suitable steel grades, but also of fiber-reinforced plastic.

***** .8703122.*****. 8703122.

Claims

Axle suspension device for a vehicle with air suspension, characterized in that a leaf spring of longitudinally varying thickness is pivoted about a transverse axis and permitting horizontal longitudinal movement at the rear to the frame of the vehicle, such that the connection of the leaf spring with the frame at both ends in a horizontal direction transverse to the longitudinal direction, the front part of the leaf spring is much thicker and thus more rigid than the rear part, which near the center of the length fixes this leaf spring with the thick part is attached to the transverse axis below it, which carries the wheels or, when the axle is rotating, to a carrier therefor, which axle or carrier rigidly connects two such leaf springs each near one side of the vehicle so as to form a U-shaped stabilizer near the center , wherein one or more air springs between frame and leaf spring are arranged above the leaf spring near said attachment of leaf spring and transverse axis or carrier therefor. ranks.

Device as claimed in claim 1, wherein the air spring or air springs are arranged practically directly above the shaft.

The device of claim 1 or 2, wherein the leaf spring gradually thickens from the front linkage to the frame toward the axle mount 20 and gradually thins behind that axle mount after a strong thinning over more than half the length of that portion.

The device of claim 1, 2 or 3, wherein the rear portion of said leaf spring is thinner than 0.45 times the average thickness of the leaf spring at the shaft mounting.

The device of claim 4, wherein the rear portion of the leaf spring is thinner over most of its length less than 0.35 times the thickest part of the leaf spring at the shaft mounting.

6. Device according to any one of the preceding claims, wherein the thin rear part of the leaf spring extends with an upward bend from the axle mounting to the rear pivot point.

7. Device as claimed in any of the foregoing claims, wherein near the transverse surface through the air spring or air springs a protruding stop is arranged on the frame, the leaf spring in the thick part or a supporting platform, which is normally some distance between the stop and the co-acting therewith. release the part and cause it to strike when braking. , 87 03 12.2. £

8. Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that a shock absorber engages thereon or on a carrying platform near the center of the length of the leaf spring. *****. 6703122