DE10046630A1

DE10046630A1 - Achsschenkelbolzenlagerung

Info

Publication number: DE10046630A1
Application number: DE2000146630
Authority: DE
Inventors: Stefan Ditzel; Walter Kupfer; Joerg Plogmann
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2000-09-20
Filing date: 2000-09-20
Publication date: 2002-03-28

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Achsschenkelbolzenlagerung bei einer Achse eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, mit einem Starrachskörper, der über einen drehfest am Starrachskörper angebrachten Achsschenkelbolzen schwenkbar an einem Achsschenkel gelagert ist, wobei ein Zapfenabschnitt des Achsschenkelbolzens in eine Lageröffnung des Achsschenkels eingesetzt ist und dort über eine Lagerkassette am Achsschenkel gelagert ist, wobei die Lagerkassette einen Außentopf, der in die Lageröffnung drehfest eingesetzt ist, einen Innentopf, der auf den Zapfenabschnitt drehfest aufgesetzt ist, und ein Radiallager aufweist, das den Innentopf am Außentopf abstützt. DOLLAR A Bei einer derartigen Achsschenkelbolzenlagerung soll ein Drehwinkelsensor angebracht werden, der Relativdrehungen zwischen dem Achsschenkel und dem Starrachskörper sensiert. Um dies mit einem relativ geringen Aufwand zu realisieren, ist ein Drehwinkelsensor in die Lagerkassette integriert, der Relativdrehungen zwischen Innentopf und Außentopf sensiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Achsschenkelbolzenlagerung bei einer Achse eines Fahrzeuges, insbesondere bei einer angetriebenen oder nicht angetriebenen, gelenkten Achse, z. B. Vorderachse oder Vor- bzw. Nachlaufachse oder bei einer Achse mit Einzelradaufhängung eines Nutzfahrzeuges, z. B. Lastkraftwagen oder Omnibus, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Lagerkassette mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 6, die insbesondere für eine derartige Achsschenkelbolzenlagerung geeignet ist.

Aus der älteren deutschen Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 199 55 509.5-21 vom 18. 11. 1999 ist eine derartige Achsschenkelbolzenlagerung sowie eine derartige Lagerkassette bekannt. Die dort beschriebene Achsschenkelbolzenlagerung weist einen maulförmigen, radseitigen, das heißt ein Fahrzeugrad tragenden oder lagernden Achsschenkel auf. Dieser Achsschenkel ist mit seinem Maul über einen Achsschenkelbolzen schwenkbar an einem chassisseitigen, das heißt an der Fahrzeugkarosserie angebrachten, Starrachskörper angelenkt. Dabei ist ein oberer Zapfenabschnitt des Achsschenkelbolzens über ein Radiallager in einer oberen Lagerbohrung im Maul des Achsschenkels gelagert. In entsprechender Weise ist auch ein unterer Zapfenabschnitt des Achsschenkelbolzens über ein Radiallager in einer unteren Lagerbohrung im Maul des Achsschenkels gelagert. Des weiteren ist ein Mittelabschnitt des Achsschenkelbolzens in eine Bohrung des Starrachskörpers eingepaßt und daran, insbesondere durch einen Preßsitz, festgelegt. Die Radiallager, mit denen der Achsschenkelbolzen am Achsschenkel gelagert ist, sind dabei jeweils in einer Lagerkassette ausgebildet, die einen Außentopf und einen über das Radiallager daran abgestützten Innentopf aufweist. Der Außentopf ist in die zugehörige Lagerbohrung drehfest eingesetzt, insbesondere eingepaßt, z. B. mit einem Preßsitz darin festgelegt. Ebenso ist der Innentopf auf den jeweiligen Zapfenabschnitt drehfest aufgesetzt, insbesondere aufgepaßt, z. B. mit einem Preßsitz daran festgelegt.

Bei Achsschenkelbolzenlagerungen besteht ein Bedürfnis, den Drehwinkel oder Schwenkwinkel zwischen dem Achsschenkel und dem Starrachskörper, an dem der Achsschenkel gelagert ist, zu erfassen. Beispielsweise ist es aus der EP 0 873 932 A2 bekannt, eine Achsschenkelbolzenlagerung mit einem Drehwinkelsensor auszustatten. Dabei ist ein erstes Sensorteil drehfest mit dem Achsschenkel verbunden, während ein zweites Sensorteil, das koaxial zur Schwenkachse der Achsschenkelbolzenlagerung relativ zum ersten Sensorteil drehbar gelagert ist, drehfest mit dem Achsschenkelbolzen verbunden ist. Hierzu greift das zweite Sensorteil mit einem. Zapfen in eine axiale Stirnseite des Achsschenkelbolzens formschlüssig ein. Da der Achsschenkelbolzen drehfest mit dem Starrachskörper verbunden ist, entspricht der vom Drehwinkelsensor überwachte Drehwinkel der Relativverdrehung zwischen Achsschenkel und Starrachskörper.

Um einen derartigen Drehwinkelsensor in die Achsschenkelbolzenlagerung zu integrieren, muß die Achsschenkelbolzenlagerung modifiziert werden. Beispielsweise muß der Achsschenkelbolzen an seiner Stirnseite mit einer Aufnahmeöffnung für den Zapfen des zweiten Sensorteils versehen werden.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Achsschenkelbolzenlagerung der eingangs genannten Art eine Ausführungsform anzugeben, die bei einem relativ geringen baulichen Aufwand mit einem Drehwinkelsensor ausgestattet werden kann.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch eine Achsschenkelbolzenlagerung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Drehwinkelsensor in die Lagerkassette einzubauen. Durch diese Bauweise ist es grundsätzlich möglich, die mit dem Drehwinkelsensor ausgestattete Lagerkassette anstelle einer herkömmlichen Lagerkassette in die Achsschenkelbolzenlagerung einzubauen, wobei im übrigen keine weiteren Anpassungsmaßnahmen, z. B. am Achsschenkelbolzen, erforderlich sind. Dementsprechend kann eine herkömmliche Achsschenkelbolzenlagerung durch die Verwendung der mit dem Drehwinkelsensor versehenen Lagerkassette mit geringem Aufwand zur erfindungsgemäßen Achsschenkelbolzenlagerung modifiziert werden. Der Zusammenbau der erfindungsgemäßen Achsschenkelbolzenlagerung unterscheidet sich dabei im wesentlichen nicht vom Zusammenbau einer herkömmlichen Achsschenkelbolzenlagerung, da bei beiden Ausführungsformen lediglich die Lagerkassette, einmal mit und einmal ohne Drehwinkelsensor, in der gleichen Weise eingebaut werden muß. Durch die Integration des Drehwinkelsensors in die Lagerkassette kann der vorhandene Bauraum optimal ausgenutzt werden. Darüber hinaus kann die integrale Bauweise besonders einfach so ausgebildet sein, daß der Drehwinkelsensor wirksam vor Verschmutzungen und anderen Umwelteinflüssen geschützt ist.

Das der Erfindung zugrundeliegende Problem wird auch durch eine Lagerkassette mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Die Erfindung beruht auch hier auf dem allgemeinen Gedanken, den Drehwinkelsensor in die Lagerkassette zu integrieren, wodurch eine einfach montierbare Baueinheit ausgebildet wird. Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Lagerkassette kann im einfachsten Fall eine herkömmliche Achsschenkelbolzenlagerung zu der erfindungsgemäßen Achsschenkelbolzenlagerung modifiziert werden, die mit einem Drehwinkelsensor ausgestattet ist.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung kann der Drehwinkelsensor ein drehfest am Außentopf angebrachtes erstes Sensorteil und ein zweites Sensorteil aufweisen, das drehfest am Innentopf angebracht und relativ zum ersten Sensorteil koaxial zur Schwenkachse der Achsschenkelbolzenlagerung drehverstellbar gelagert ist. Durch diese Merkmale läßt sich für den Drehwinkelsensor ein besonders einfacher Aufbau realisieren.

Vorzugsweise kann das erste Sensorteil in den Boden des Außentopfs eingesetzt sein bzw. zumindest teilweise den Boden des Außentopfs bilden. Auf diese Weise kann ein besonders kompakter Aufbau für die Lagerkassette erreicht werden.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in dem Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Die einzige Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Achsschenkelbolzen im Bereich eines Zapfenabschnitts bei einer erfindungsgemäßen Achsschenkelbolzenlagerung.

Entsprechend Fig. 1 weist eine erfindungsgemäße Achsschenkelbolzenlagerung 1 einen Achsschenkel 2 auf, an dem ein nicht dargestelltes Rad einer nicht angetriebenen, gelenkten Achse eines Nutzfahrzeuges gelagert sein kann. Der Achsschenkel 2 ist an seinem vom Rad abgewandten Ende maulförmig ausgebildet, das heißt mit einem Maul 3 ausgestattet, das an zwei sich gegenüberliegenden Seiten jeweils mit einer Lageröffnung 4 ausgestattet ist. In der Darstellung gemäß Fig. 1 ist jedoch nur die obere Lageröffnung 4 dargestellt. Die Lageröffnung 4 ist hier zylindrisch ausgebildet und koaxial zu einer Schwenkachse 5 der Achsschenkelbolzenlagerung 1 angeordnet. Der Achsschenkel 2 ist über einen koaxial zur Schwenkachse 5 angeordneten Achsschenkelbolzen 6 an einem Starrachskörper 7 schwenkbar angelenkt, der an einem im übrigen nicht dargestellten Chassis bzw. an einer Karosserie des Fahrzeuges angebracht ist. Es ist klar, daß die Achsschenkelbolzenlagerung 1 grundsätzlich auch so montiert werden kann, daß der Achsschenkel 2 an der Fahrzeugkarosserie angebracht ist, während der Starrachskörper 7 zur Lagerung des Fahrzeugrades dient.

Der Starrachskörper 7 weist einen in eine Maulöffnung 8 des Maules 3 hineinragenden Endabschnitt 9 auf, der eine Öffnung 10 enthält. In diese Öffnung 10 ist der Achsschenkelbolzen 6 mit einem Mittelabschnitt 11 eingesteckt, wobei hier eine Preßpassung bevorzugt wird, so daß der Achsschenkelbolzen 6 am Starrachskörper 7 drehfest fixiert ist. Grundsätzlich ist jedoch auch eine beliebige andere drehfeste Verbindung zwischen dem Achsschenkelbolzen 6 und dem Starrachskörper 7 möglich.

In die (obere) Lageröffnung 4 ist eine Lagerkassette 12 drehfest eingesetzt, z. B. eingepaßt. Auch hier wird eine Preßpassung bevorzugt, um die Lagerkassette 12 am Achsschenkel 2 festzulegen. In die Lagerkassette 12 ist ein (oberer) Zapfenabschnitt 13 des Achsschenkelbolzens 6 drehfest eingesetzt, z. B. eingepaßt. Es ist klar, daß auch hier vorzugsweise eine Konuspassung oder eine Preßpassung verwendet wird, um die Lagerkassette 12 am Achsschenkelbolzen 6 drehfest zu fixieren.

Bei der hier beispielhaft dargestellten Ausführungsform ist die Lageröffnung 4 als offene Durchgangsöffnung oder Durchgangsbohrung ausgebildet. Zur axialen Abstützung der Lagerkassette 12 ist diese an ihrem dem Starrachskörper 7 zugewandten Ende mit einem radial nach außen vorstehenden Ringkragen 14 ausgestattet, der in eine komplementäre Ringstufe 15 eingreift, die an dem dem Starrachskörper 7 zugewandten Ende der Lageröffnung 4 im Maul 3 des Achsschenkels 2 ausgebildet ist. Die Lagerkassette 12 enthält ein Radiallager 16, das beispielsweise durch ein Nadellager oder durch ein Gleitlager gebildet sein kann. Dieses Radiallager 16 ist radial zwischen einem zylindrischen Außentopf 17 und einem konzentrisch dazu angeordneten zylindrischen Innentopf 18 angeordnet, womit sich eine Innenwand des Außentopfes 17 und eine Außenwand des Innentopfs 18 radial aneinander über das Radiallager 16 abstützen. Erfindungsgemäß ist diese Lagerkassette 12 mit einem Drehwinkelsensor 19 ausgestattet, der hier am Boden der Lagerkassette 12 angeordnet ist.

Der Drehwinkelsensor 19 besitzt ein erstes Sensorteil 20, das drehfest am Außentopf 17 festgelegt ist. An diesem ersten Sensorteil 20 ist ein Gehäuseabschnitt 21 ausgebildet, der eine Öffnung 22 im Boden des Außentopfes 17 durchdringt. Die Drehsicherung des ersten Sensorteils 20 am Außentopf 17 kann beispielsweise durch einen formschlüssigen Eingriff eines Nockens 23 in eine radiale Ausnehmung 24 realisiert werden, die sich im Boden des Außentopfes 17 vom Rand der Öffnung 22 radial nach außen erstreckt. Der Drehwinkelsensor 19 weist außerdem ein zweites Sensorteil 25 auf, von dem hier nur ein Zapfen 29 sichtbar ist, der koaxial zur Schwenkachse der Achsschenkelbolzenlagerung 1 angeordnet ist. Das zweite Sensorteil 25 ist im Drehwinkelsensor 19 relativ zum ersten Sensorteil 20 koaxial zur Schwenkachse 5 drehverstellbar gelagert. Der Zapfen 29 greift formschlüssig in eine Zapfenaufnahme 26 ein, die im Boden des Innentopfs 18 ausgebildet ist. Durch entsprechende komplementäre Konturen kann hierdurch eine drehsichere Verbindung zwischen dem zweiten Sensorteil 25 und dem Innentopf 18 ausgebildet werden.

Der Drehwinkelsensor 19 enthält in seinem Inneren herkömmliche und daher nicht dargestellte Mittel, die Relativverstellungen sowie deren Richtung (positiv oder negativ) zwischen dem ersten Sensorteil 20 und dem zweiten Sensorteil 25 detektieren und damit korrelierende elektrische Signale erzeugen. Diese Signale können beispielsweise über einen Anschluß 27 an die Fahrzeugelektronik weitergeleitet werden. Da das erste Sensorteil 20 drehfest mit dem Außentopf 17 Verbunden ist und da der Außentopf 17 drehfest mit dem Achsschenkel 2 verbunden ist, entspricht die Relativlage des ersten Sensorteils 20 stets der Relativlage des Achsschenkels 2. Da außerdem das zweite Sensorteil 25 drehfest mit dem Innentopf 18 verbunden ist, während der Innentopf 18 drehfest mit dem Achsschenkelbolzen 6 und dieser wiederum drehfest mit dem Starrachskörper 7 verbunden ist, entspricht die Relativlage des zweiten Sensorteils 25 stets der Relativlage des Starrachskörpers 7. Dementsprechend sensiert der Drehwinkelsensor 19 relative Drehverstellungen bezüglich der Schwenkachse 5 zwischen dem Achsschenkel 2 und dem Starrachskörper 7.

Bei der vorliegenden Erfindung ist von besonderer Bedeutung, daß eine herkömmliche Achsschenkelbolzenlagerung durch die Verwendung der mit dem Drehwinkelsensor 19 ausgestatteten Lagerkassette 12 zur erfindungsgemäßen Achsschenkelbolzenlagerung 1 modifiziert werden kann, die mit dem Drehwinkelsensor 19 ausgestattet ist. Der bauliche Aufwand ist dabei relativ gering. Darüber hinaus ist der in die Lagerkassette 12 integrierte Drehwinkelsensor 19 vor Verschmutzungen geschützt, da die Lagerkassette 12 eine besonders hochwertige Abdichtung gewährleistet. Am Innentopf 18 kann an dem dem Starrachskörper 7 zugewandten Ende eine Montagenut 28 ausgebildet sein, die für den Einbau der Lagerkassette 12 eine vorbestimmte Ausrichtung des Innentopfs 18 zum Außentopf 17 ermöglicht.

Claims

1. Achsschenkelbolzenlagerung bei einer Achse eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einem Starrachskörper (7) der über einen drehfest am Starrachskörper (7) angebrachten Achsschenkelbolzen (6) schwenkbar an einem Achsschenkel (2) gelagert ist, wobei ein Zapfenabschnitt (13) des Achsschenkelbolzens (6) in eine Lageröffnung (9) des Achsschenkels (2) eingesetzt ist und dort über eine Lagerkassette (12) am Achsschenkel (2) gelagert ist, wobei diese Lagerkassette (12) einen in die Lageröffnung (4) drehfest eingesetzten Außentopf (17) und einen auf den Zapfenabschnitt (13) drehfest aufgesetzten Innentopf (18) sowie ein Radiallager (16) aufweist, das den Innentopf (18) atn Außentopf (17) abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß in die Lagerkassette (12) ein Drehwinkelsensor (19) integriert ist, der Relativdrehungen zwischen Innentopf (18) und Außentopf (17) sensiert.

2. Achsschenkelbolzenlagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkelsensor (19) ein drehfest am Außentopf (17) angebrachtes erstes Sensorteil (20) und ein drehfest am Innentopf (18) angebrachtes zweites Sensorteil (25) aufweist, das relativ zum ersten Sensorteil (20) koaxial zur Schwenkachse (5) der Achsschenkelbolzenlagerung (1) drehverstellbar ist.

3. Achsschenkelbolzenlagerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Sensorteil (20) in den Boden des Außentopfs (17) eingesetzt ist.

4. Achsschenkelbolzenlagerung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Sensorteil (20) zumindest teilweise den Boden des Außentopfs (17) bildet.

5. Achsschenkelbolzenlagerung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Sensorteil (25) einen Zapfen (29) aufweist, der koaxial zur Schwenkachse (5) der Achsschenkelbolzenlagerung (1) ausgerichtet ist und drehfest in eine Zapfenaufnahme (26) eingreift, die am Boden des Innentopfs (18) ausgebildet ist.

6. Lagerkassette geeignet zur Lagerung eines Zapfenabschnitts (13) eines Achsschenkelbolzens (7) einer Achsschenkelbolzenlagerung (1) in einer Lageröffnung (4) eines Achsschenkels (2) der Achsschenkelbolzenlagerung (1), mit einem Außentopf (17), der in die Lageröffnung (4) drehfest einsetzbar ist, mit einem Innentopf (18), der auf den Zapfenabschnitt (13) drehfest aufsetzbar ist, und mit einem Radiallager (16), das den Innentopf (18) radial am Außentopf (17) abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß in die Lagerkassette (12) ein Drehwinkelsensor (19) integriert ist, der Relativdrehungen zwischen Innentopf (18) und Außentopf (17) sensiert.

7. Lagerkassette nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkelsensor (19) ein drehfest am Außentopf (17) angebrachtes erstes Sensorteil (20) und ein drehfest am Innentopf (18) angebrachtes zweites Sensorteil (25) aufweist, das relativ zum ersten Sensorteil (20) koaxial zur Schwenkachse (5) der Achsschenkelbolzenlagerung (1) drehverstellbar ist.

8. Lagerkassette nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Sensorteil (20) in den Böden des Außentopfs (17) eingesetzt ist.

9. Lagerkassette nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Sensorteil (20) zumindest teilweise den Boden des Außentopfs (17) bildet.

10. Lagerkassette nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Sensorteil (25) einen Zapfen (29) aufweist, der koaxial zur Schwenkachse (5) der Achsschenkelbolzenlagerung (1) ausgerichtet ist und drehfest in eine Zapfenaufnahme (26) eingreift, die am Boden des Innentopfs (18) ausgebildet ist.