DE10055859B4

DE10055859B4 - Achskonstruktion für nichtangetriebene Fahrzeugachsen

Info

Publication number: DE10055859B4
Application number: DE10055859A
Authority: DE
Inventors: Jörg Dr.-Ing. Ebert
Original assignee: BPW Bergische Achsen KG
Current assignee: BPW Bergische Achsen KG
Priority date: 2000-11-10
Filing date: 2000-11-10
Publication date: 2009-07-02
Anticipated expiration: 2020-11-11
Also published as: DE10055859A1

Abstract

Achskonstruktion für nichtangetriebene Fahrzeugachsen, bestehend aus beidseitig der Fahrzeugmittelebene angeordneten, 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), 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.

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 Anhängerachsen weit verbreitet, wobei sich in der Praxis zwei Grundkonstruktionen durchgesetzt 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, aus der gattungsbildenden DE 196 17 929 A1 bekannten 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 nichtgetriebene 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 Anlenkung 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 umschließende 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 erfolgen, 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 Achslenker 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 Reifenverschleiß. 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 beträchtlichen 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 Federelement, vorzugsweise eine Luftfeder, bildet. Auf diese Weise lassen sich durch entsprechende Gestaltung des Achslenkers alle technischen Funktionen unmittelbar an diesem unterbringen, wodurch zusätzliche und kostenaufwendige Montageschritte entfallen. Im Sinne der angestrebten Einstückigkeit ist es ferner von Vorteil, wenn an dem Achslenker auch ein Befestigungsauge für das eine Ende eines Schwingungsdämpfers 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:
1 in Seitenansicht eine Achskonstruktion bestehend aus einer chassisfesten Konsole, einem Achskörper, einem Achslenker sowie einer Luftfeder, wobei lediglich der Achslenker in ausgezogenen Linien dargestellt ist;
2 der Achslenker nach 1 in einer Draufsicht und ohne die übrigen Teile der Achskonstruktion und
3 eine perspektivische Darstellung von Achslenker und Achskörper.
Gemäß 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 horizontalen Platte 5 versehen, zwischen der und dem Längsträger 1 des Fahrzeugchassis sich eine Luftfeder 6 in Gestalt eines Luftfederbalgs erstreckt. Der Achslenker 4 stützt sich daher an seinem hinteren Ende über die Luftfeder 6 gegenüber dem Fahrzeugchassis ab.
Eine in 2 dargestellte Bohrung 7 ermöglicht die Verschraubung des unteren Topfes der Luftfeder 6 mit der Platte 5 des Achslenkers. 2 läßt ferner erkennen, 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 Bezug auf die übrige Erstreckung des Achslenkers 4, in einer seitlich zu dem Achslenker versetzten Ebene. Auf diese Weise kann besonderen baulichen Situationen Rechnung getragen werden, zum Beispiel dem durch eine Zwillingsbereifung bedingten 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 Schwingungsdämpfers 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 sowie dem Befestigungsauge 11 für den Schwingungsdämpfer 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 Gestaltung der Materialquerschnitte 15 des Achslenkers 4 auf seinem Längsabschnitt zwischen Drehgelenk 3 und Schelle 9 in Gestalt eines liegenden „H". Diese Materialquerschnitte 15 sind in 1 zur Erläuterung zusätzlich dargestellt.
3 läßt in perspektivischer Ansicht Einzelheiten der Verbindung zwischen Achslenker und Achskörper erkennen. Die Schelle 9 umschließt den vierkantförmigen 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 kreisrunden 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

Claims

Achskonstruktion für nichtangetriebene Fahrzeugachsen, bestehend aus beidseitig der Fahrzeugmittelebene angeordneten, 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), 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.
Achskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Achskörper (10) mit der Schelle (9) jedes der beiden Achslenker (4) verschweißt ist.
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.
Achskonstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 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 bildet.
Achskonstruktion nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine seitliche Verkröpfung (8) des Achslenkers (4) auf seinem Längsabschnitt zwischen Schelle (9) und Platte (5).
Achskonstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Achslenker (4) ein Befestigungsauge (11) für das eine Ende eines Schwingungsdämpfers angeformt ist.
Achskonstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Materialquerschnitt (15) des Achslenkers (4) auf seinem Längsabschnitt zwischen Drehgelenk (3) und Schelle (9) in Gestalt eines liegenden „H".
Achskonstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Achslenker (4) aufgrund seines Materialquerschnitts (15) torsionsweich um seine Längsachse (14) ist.