DE10055859A1 - Achskonstruktion für nichtangetriebene Fahrzeugachsen - Google Patents
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Abstract
Vorgeschlagen wird eine Achskonstruktion für nichtangetriebene Fahrzeugachsen, bestehend aus beidseitig der Fahrzeugmittelebene angeordneten und schwenkbar an dem Fahrzeugchassis angelenkten und mittels Federelementen gegen das Fahrzeugchassis abgestützten Achslenkern (4) sowie einem starr mit beiden Achslenkern (4) verbundenen, durchgehenden Achskörper (10). Zur Erzielung einer guten Achsführung bei weitgehender Wartungsfreiheit der Achskonstruktion wird vorgeschlagen, daß der Achslenker (4) einschließlich des Drehgelenks (3) für die Anlenkung am Fahrzeugchassis sowie einer den Achskörper über mindestens einen Teil von dessen Umfang umschließenden Schelle (9) als einstückiges Schmiedeteil ausgebildet ist. Des weiteren ist der Achslenker (4) aufgrund seines Materialquerschnitts (15) biegeweich mit einer auf den Abstand (A) zwischen Drehgelenk (3) und Achskörpermitte bezogenen Federrate c < 6000 N/mm.
Description
Die Erfindung betrifft eine Achskonstruktion für nichtangetriebene
Fahrzeugachsen, bestehend aus beidseitig der Fahrzeugmittelebene
angeordneten, schwenkbar an dem Fahrzeugchassis angelenkten und mittels
Federelementen gegen das Fahrzeugchassis abgestützten Achslenkern sowie
einem starr mit beiden Achslenkern verbundenen, durchgehenden Achskörper, der
an beiden Enden mit Achsschenkeln zur Lagerung der Räder versehen ist.
Derartige Achskonstruktionen sind für mittelschwere und schwere Anhängerach
sen weit verbreitet, wobei sich in der Praxis zwei Grundkonstruktionen durchge
setzt haben. Bei der ersten Grundkonstruktion kommt ein Achslenker aus im
Querschnitt rechteckigem Federstahl zur Anwendung, wobei ein solcher
sogenannter Federlenker an seinem vorderen Ende zu einem Auge für das
Drehgelenk geformt ist, mit dem der Federlenker an einer unter dem
Fahrzeugrahmen befestigten Konsole schwenkbar gelagert ist. An seinem hinteren
Ende ist der Federlenker mit Bohrungen oder anderen Befestigungsmitteln für eine
Luftfeder versehen, über die sich der Federlenker federnd an dem
Fahrzeugchassis abstützt. Die Verbindung jedes der beiden Federlenker mit dem
durchgehenden Achsrohr erfolgt reibschlüssig über sowohl den Federlenker wie
auch das Achsrohr umgreifende und mittels Schraubenbolzen oder Muttern
gesicherter Bügel. Vorteilhaft an dieser Grundkonstruktion ist das
Eigenfederverhalten der Lenkerfedern, wodurch ein elastisches Torsionsverhalten
der Gesamtkonstruktion aus Achskörper und Federlenkern erreicht wird. Das
Einfederungsverhalten ist also nicht nur durch die verwendeten Luftfedern alleine
bedingt, sondern die Achskonstruktion selbst zeichnet sich durch eine gewisse
Geschmeidigkeit aus. Nachteilig ist der mit der Verbindung im Bereich von
Achsrohr und Lenkerfedern verbundene Kontroll- und Wartungsaufwand.
Bei der zweiten Grundkonstruktion erfolgt die Führung der durchgehenden Achse
unter Verwendung eines aus Blechen zusammengeschweißten, kastenförmigen
Achslenkers, daher oft auch als Kastenlenker bezeichnet. Zur Verbindung mit dem
Achskörper sind die beiden Seitenbleche jedes Kastenlenkers mit Öffnungen
versehen, durch die der Achskörper hindurchgesetzt und sodann entlang dieser
Öffnungen mit dem Kastenlenker verschweißt wird. Infolge der geschweißten
Grundkonstruktion des Achslenkers verhält sich dieser nahezu starr, eine
Torsionsmöglichkeit beschränkt sich weitgehend auf das Achsrohr, dessen Profil
zu diesem Zweck ein relativ geringes Widerstandsmoment aufweisen sollte.
Gleichwohl sind in bestimmten Fahrsituationen, zum Beispiel beim starken
seitlichen Einfedern des Anhängers unter Belastung, die Verwindungskräfte in der
Gesamtkonstruktion aus Achslenkern und Achsrohr nicht ohne weiteres
beherrschbar, vor allem zu Lasten des Achsrohres. Aus diesem Grunde erfolgt die
schwenkbare Anbindung der Kastenlenker an dem Fahrzeugchassis oder Teilen
des Fahrzeugchassis mittels nachgiebiger Gelenkbuchsen aus Gummi. Diese
Buchsen ermöglichen dem vorderen Ende des Achslenkers ein gewisses Spiel
gegenüber den festen Chassisteilen. Infolge der Elastizität der Gelenkbuchsen ist
der Anlenkpunkt des Achslenkers im Fahrbetrieb nicht in allen Fahrsituationen
exakt definiert, was bei hoher Fahrzeuglast unter Umständen zu einem nicht
angestrebten Eigenlenkverhalten der Achskonstruktion führen kann. Da das
Gummimaterial der Gelenkbuchsen zudem altert, bedarf es auch bei dieser
Grundkonstruktion einer regelmäßigen Überprüfung und gegebenenfalls Wartung
oder auch eines Austausches der Gelenkbuchsen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Achskonstruktion für nicht
getriebene Fahrzeugachsen zu schaffen, die weitgehend wartungsfrei ist und sich
im Fahrbetrieb durch eine gute Achsführung auszeichnet.
Zur Lösung wird bei einer Achskonstruktion der eingangs genannten Art
vorgeschlagen, daß der Achslenker einschließlich des Drehgelenks für die Anlen
kung am Fahrzeugchassis sowie einer den Achskörper über mindestens einen Teil
von dessen Umfang umschließenden Schelle als einstückiges Schmiedeteil
ausgebildet ist, und daß der Achslenker aufgrund seines Materialquerschnitts
biegeweich mit einer auf den Abstand zwischen Drehgelenk und Achskörpermitte
bezogenen Federrate c < 6000 N/mm ist.
Der erfindungsgemäße Achslenker besteht aus einem einstückigen Schmiedeteil,
an dem sowohl das Drehgelenk für die Anlenkung am Fahrzeugchassis, als auch
eine den Achskörper über mindestens einen Teil von dessen Umfang umschlie
ßende Schelle ausgebildet sind. Dies ermöglicht eine wartungsfreie Verbindung
des Achslenkers mit dem durch die Schelle hindurchgesetzten Achskörper. Die
Verbindung zwischen Schelle und Achskörper kann auf verschiedene Arten erfol
gen, bevorzugt wird jedoch eine Ausgestaltung, bei der der Achskörper mit der
Schelle jedes der beiden Achslenker verschweißt ist.
Neben der Wartungsfreiheit zeichnet sich die erfindungsgemäße Achskonstruktion
durch eine gute Achsführung im Fahrbetrieb aus. Erfindungsgemäß ist der Achs
lenker aufgrund seines Materialquerschnitts biegeweich mit einer auf den Abstand
zwischen Drehgelenk und Achskörpermitte bezogenen Federrate c < 6000 N/mm.
Vorzugsweise werden die Materialquerschnitte ferner so gewählt, daß das
Widerstandsmoment in Bezug auf Torsionen um die Längsachse des Achslenkers
nicht zu hoch ausfällt, sich der Achslenker daher, bildlich gesprochen, geringfügig
um seine Längsachse verwinden kann. Diese weit stärker als bei einem
geschweißten Kastenlenker ausgeprägte Biegeweichheit verbunden mit einer
Verwindungsmöglichkeit führt zu relativ moderaten Kräften in dem Drehgelenk
zwischen Achslenker und Fahrzeugchassis, so daß dort auf Hilfsmittel wie zum
Beispiel nachgiebige Gelenkbuchsen aus Gummi verzichtet werden kann. Von
Vorteil an der verbesserten Radführung ist ferner der damit erzielbare, geringere
Reifenverschluß. Desweiteren ist die erfindungsgemäße Achskonstruktion in
wenigen Arbeitsschritten montierbar, außerdem wird eine Kosten- und
Gewichtsreduktion durch die verminderte Teilezahl erreicht.
Mit einer Ausgestaltung der Achskonstruktion wird vorgeschlagen, daß die Schelle
den Achskörper vollständig umschließt, und sie über einen Teil ihres Umfangs mit
Öffnungen versehen ist, deren Ränder Schweißkanten für die Verbindung mit dem
Achskörper bilden. Erreicht wird hierdurch eine verbesserte Schweißanbindung, da
Schweißnähte nicht nur entlang der äußeren Ränder der Schelle gezogen werden
können, sondern zusätzlich auch entlang der Ränder der in der Schelle
ausgebildeten, zusätzlichen Öffnungen. Insgesamt führt dies zu einer beträchtli
chen effektiven Schweißnahtlänge in der Verbindung zwischen Achslenker und
Achsrohr.
Mit einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß der Achslenker über
den Ort der Schelle hinaus nach hinten verlängert gestaltet ist, und er an seinem
rückwärtigen Ende zu einer Platte geformt ist, die eine Auflage für ein Federele
ment, vorzugsweise eine Luftfeder, bildet. Auf diese Weise lassen sich durch ent
sprechende Gestaltung des Achslenkers alle technischen Funktionen unmittelbar
an diesem unterbringen, wodurch zusätzliche und kostenaufwendige Montage
schritte entfallen. Im Sinne der angestrebten Einstückigkeit ist es ferner von Vor
teil, wenn an dem Achslenker auch ein Befestigungsauge für das eine Ende eines
Stoßdämpfers unmittelbar mit angeformt ist.
Zur Erzielung einer guten Schmiedefähigkeit sowie eines definierten
Widerstandsmomentes des Achslenkers gegenüber Torsionskräften in
Längsrichtung ist eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung gekennzeichnet
durch einen Materialquerschnitt des Achslenkers auf seinem Längsabschnitt
zwischen Drehgelenk und Schelle in Gestalt eines liegenden "H".
Weitere Vorteile und Einzelheiten werden nachfolgend anhand der zugehörigen
Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 in Seitenansicht eine Achskonstruktion bestehend aus einer chassis
festen Konsole, einem Achskörper, einem Achslenker sowie einer
Luftfeder, wobei lediglich der Achslenker in ausgezogenen Linien
dargestellt ist;
Fig. 2 der Achslenker nach Fig. 1 in einer Draufsicht und ohne die übrigen
Teile der Achskonstruktion und
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung von Achslenker und Achskörper.
Gemäß Fig. 1 ist unter dem Längsträger 1 des Fahrzeugchassis eine Konsole 2
befestigt, die mit einem Anlenkpunkt für die verschwenkbare Anlenkung eines
Achslenkers 4 versehen ist. Der Anlenkpunkt bildet somit ein Drehgelenk 3, um
das herum sich der Achslenker 4 in einer vertikalen Ebene verschwenken läßt.
An seinem hinteren Ende ist der Achslenker 4 mit einer auf ihrer Oberseite hori
zontalen Platte 5 versehen, zwischen der und dem Längsträger 1 des Fahr
zeugchassis sich eine Luftfeder 6 in Gestalt eines Luftfederbalgs erstreckt. Der
Achslenker 4 stützt sich daher an seinem hinteren Ende über die Luftfeder 6 ge
genüber dem Fahrzeugchassis ab.
Eine in Fig. 2 dargestellte Bohrung 7 ermöglicht die Verschraubung des unteren
Topfes der Luftfeder 6 mit der Platte 5 des Achslenkers. Fig. 2 läßt ferner erken
nen, daß der Achslenker 4 in seinem Bereich unmittelbar vor der Platte 5 eine
deutliche seitliche Verkröpfung 8 aufweist. Die Platte 5 befindet sich daher, in Be
zug auf die übrige Erstreckung des Achslenkers 4, in einer seitlich zu dem Achs
lenker versetzten Ebene. Auf diese Weise kann besonderen baulichen Situationen
Rechnung getragen werden, zum Beispiel dem durch eine Zwillingsbereifung be
dingten Platzbedarf in seitlicher Richtung.
Einstückiger Bestandteil des Achslenkers 4 ist eine starre Schelle 9, welche einen
Achskörper 10 über dessen gesamtem Umfang bündig und starr umschließt. Beim
Ausführungsbeispiel ist der Achskörper 10, an dessen Enden sich jeweils
Achsschenkel zur Lagerung der, Fahrzeugräder befinden, als Vierkantrohr
ausgebildet. Entsprechend ist auch die Innenkontur der Schelle 9 des Achslenkers
vierkantförmig. Die Schelle 9 befindet sich in einer Ebene im wesentlichen
oberhalb der übrigen Materialteile des Achslenkers 4 und etwa in gleicher Höhe
wie das Drehgelenk 3.
Weiterhin einstückig angeformt an dem Achslenker 4 ist ein Befestigungsauge 11
für das eine Ende eines Stoßdämpfers sowie, an der Unterseite des Achslenkers,
eine konkav gestaltete Kontur 13, an der sich zum Beispiel ein Achslift abstützen
kann.
Bei dem Achslenker 4 einschließlich der Platte 5, der Schelle 9, der Kontur 13 so
wie dem Befestigungsauge 11 für den Stoßdämpfer sowie dem Befestigungsauge
für das Drehgelenk 3 handelt es sich um ein einstückiges Bauteil, welches in
einem Schmiedeverfahren hergestellt wird. Das Schmieden führt zu der
gewünschten Zähigkeit der Materialeigenschaften, so daß sich der Achslenker
durch eine gewisse eigene Elastizität auszeichnet. Wesentlich ist hierbei die
Eigenschaft des Achslenkers, biegeweich mit einer auf den Abstand A zwischen
Drehgelenk 3 und Mitte des Achskörpers 10 bezogenen Federrate bzw., bei
linearem Federverhalten, einer Federkonstante von c < 6000 N/mm zu sein. Von
Vorteil ist ferner die Eigenschaft des Achslenkers, torsionsweich um seine
Längsachse 14 zu sein, d. h. um die Längsachse kein zu hohes
Widerstandsmoment aufzuweisen. Erreicht werden kann dies durch eine Ge
staltung der Materialquerschnitte 15 des Achslenkers 4 auf seinem Längsabschnitt
zwischen Drehgelenk 3 und Schelle 9 in Gestalt eines liegenden "H". Diese Mate
rialquerschnitte 15 sind in Fig. 1 zur Erläuterung zusätzlich dargestellt.
Fig. 3 läßt in perspektivischer Ansicht Einzelheiten der Verbindung zwischen
Achslenker und Achskörper erkennen. Die Schelle 9 umschließt den vierkantför
migen Achskörper 10 vollständig, und sie ist über einen Teil ihres Umfangs mit
Öffnungen 16 versehen. Die Öffnungen 16 befinden sich auf der nach vorne sowie
der nach hinten weisenden Fläche der Schelle 9 und geben auf diese Weise den
Blick auf den Achskörper 10 frei. Der Rand der beim Ausführungsbeispiel kreis
runden Öffnungen 16 ist nach Art einer Schweißkante vorbereitet, wodurch sich
entlang dieser Ränder der Öffnungen 16 erste Schweißnähte 17 ziehen lassen.
Zweite Schweißnähte 18 lassen sich entlang der Seitenränder der Schelle 9
ziehen.
1
Längsträger
2
Konsole
3
Drehgelenk
4
Achslenker
5
Platte
6
Luftfeder
7
Bohrung
8
Verkröpfung
9
Schelle
10
Achskörper
11
Befestigungsauge
13
Kontur
14
Längsachse
15
Materialquerschnitt
16
Öffnung
17
Schweißkante
18
Schweißkante
A Abstand
A Abstand
Claims (8)
1. Achskonstruktion für nichtangetriebene Fahrzeugachsen, bestehend aus
beidseitig der Fahrzeugmittelebene angeordneten, schwenkbar an dem
Fahrzeugchassis angelenkten und mittels Federelementen gegen das Fahr
zeugchassis abgestützten Achslenkern (4) sowie einem starr mit beiden
Achslenkern (4) verbundenen, durchgehenden Achskörper (10), der an
beiden Enden mit Achsschenkeln zur Lagerung der Räder versehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Achslenker (4) einschließlich des Drehgelenks (3) für die Anlenkung
am Fahrzeugchassis sowie einer den Achskörper (10) über mindestens
einen Teil von dessen Umfang umschließenden Schelle (9) als einstückiges
Schmiedeteil ausgebildet ist, und daß der Achslenker (4) aufgrund seines
Materialquerschnitts (15) biegeweich ist mit einer auf den Abstand (A)
zwischen Drehgelenk (3) und Achskörpermitte bezogenen Federrate
c < 6000 N/mm.
2. Achskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Achskörper (10) mit der Schelle (9) jedes der beiden Achslenker (4) ver
schweißt ist.
3. Achskonstruktion nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schelle (9) den Achskörper (10) vollständig umschließt, und sie über einen
Teil ihres Umfangs mit Öffnungen (16) versehen ist, deren Ränder
Schweißkanten (17) für die Verbindung mit dem Achskörper (10) bilden.
4. Achskonstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Achslenker (4) über den Ort der Schelle (9) hinaus
nach hinten verlängert gestaltet ist, und er an seinem rückwärtigen Ende zu
einer Platte (5) geformt ist, die eine Auflage für ein Federelement, vorzugs
weise eine Luftfeder (6), bildet.
5. Achskonstruktion nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine seitliche
Verkröpfung (8) des Achslenkers (4) auf seinem Längsabschnitt zwischen
Schelle (9) und Platte (5).
6. Achskonstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß an dem Achslenker (4) ein Befestigungsauge (11) für
das eine Ende eines Stoßdämpfers angeformt ist.
7. Achskonstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekenn
zeichnet durch einen Materialquerschnitt (15) des Achslenkers (4) auf
seinem Längsabschnitt zwischen Drehgelenk (3) und Schelle (9) in Gestalt
eines liegenden "H".
8. Achskonstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Achslenker (4) aufgrund seines
Materialquerschnitts (15) torsionsweich um seine Längsachse (14) ist.
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