DE102007042421A1

DE102007042421A1 - Verbundlenkersystem zur Anordnung an einem Leiterrahmen eines Lastkraftwagens

Info

Publication number: DE102007042421A1
Application number: DE200710042421
Authority: DE
Inventors: Volker Dipl.-Ing. Klett; Uwe Dipl.-Ing. Mauz
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-09-06
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2008-03-27
Also published as: WO2009033524A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verbundlenkersystem zur Anordnung an einem Leiterrahmen (16) eines Lastkraftwagens, mit einem Radachskörper (10) zur Halterung von lenkbaren Vorderrädern des Lastkraftwagens, wobei der Radachskörper (10) mittels seitlicher Längslenker (12a, 12b) gelagert und mittels zugeordneter Stoßdämpfersysteme (18a, 18b) federnd am Leiterrahmen (16) anzuordnen ist, wobei der Radachskörper (10) zumindest ein sich zwischen den Längslenkern (12a, 12b) erstreckendes Torsionsrohr (22) umfasst, welches mit seitlichen Achsstummeln (24a, 24b) zur Halterung der Vorderräder verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbundlenkersystem zur Anordnung an einem Leiterrahmen eines Lastkraftwagens der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
Ein derartiges Verbundlenkersystem ist dabei aus dem Serienlastkraftwagenbau bekannt und umfasst einen Radachskörper zur Halterung von lenkbaren Vorderrädern des Lastkraftwagens, wobei der Radachskörper mittels seitlicher Längslenker verschwenkbar und mittels zugeordneter Stoßdämpfersysteme federnd am Leiterrahmen eines Lastkraftwagens anzuordnen ist. Sowohl der Radachskörper als auch die Längslenker sind dabei als Blechumformteile ausgebildet und werden durch Aufschrauben der Längslenker auf den Radachskörper miteinander verbunden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verbundlenkersystem der eingangs genannten Art zu schaffen, welches eine erhöhte Torsionssteifigkeit besitzt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verbundlenkersystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass der Radachskörper des Verbundlenkersystems zumindest ein sich zwischen den Längslenkern erstreckendes Torsionsrohr umfasst, welches mit seitlichen Achsstummeln zur Halterung der Vorderräder verbunden ist. Mit Hilfe eines derartig ausgebildeten Radachskörpers wird bei gleichem Bauteilgewicht eine signifikante Erhöhung der Torsionssteifigkeit des Verbundlenkersystems erzielt. Umgekehrt kann eine vorgegebene Torsionssteifigkeit bei entsprechend reduziertem Bauteilgewicht des Radachskörpers erreicht werden. Durch die damit verbundene Reduzierung der ungefederten Massen wird darüber hinaus eine Verbesserung der Federungseigenschaften des Verbundlenkersystems erzielt. Aufgrund des mehrteiligen Aufbaus des Radachskörpers können zudem in Abhängigkeit der konstruktiven Anforderungen unterschiedliche Materialpaarungen zwischen dem Torsionsrohr und den Achsstummeln verwendet werden. Ebenso kann vorgesehen sein, dass das Torsionsrohr mehrteilig ausgebildet ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:
1 eine perspektivische Schrägansicht eines Verbundlenkersystems gemäß dem Stand der Technik;
2 eine perspektivische Schrägansicht des Verbundlenkersystems gemäß einem Ausführungsbeispiel;
3 eine perspektivische Schrägansicht eines in 2 gezeigten Radachskörpers;
4 eine perspektivische Schrägansicht eines in 2 gezeigten Längslenkers;
5 eine perspektivische Schrägansicht eines in 2 gezeigten Stoßdämpferhalters; und
6 eine perspektivische Schrägansicht einer Lastfallverschränkung des mit den Längslenkern gekoppelten Radachskörpers gemäß 2.
1 zeigt eine perspektivische Schrägansicht eines Verbundlenkersystems gemäß dem Stand der Technik. Das aus dem Serienlastkraftwagenbau bekannte Verbundlenkersystem umfasst einen Radachskörper 10 zur Halterung von lenkbaren Vorderrädern (nicht gezeigt) eines Lastkraftwagens. Der Radachskörper 10 ist an seitliche Längslenker 12a, 12b angebunden, welche über Trägerelemente 13a, 13b verschwenkbar an zugeordneten Rahmenlängsträgern 14a, 14b eines Leiterrahmens 16 gehalten sind. In Einbaulage des Verbundlenkersystems sind die beiden Längslenker 12a, 12b in Fahrtrichtung 40 des Fahrzeugs hinter dem Radachskörper 10 angeordnet. Es handelt sich mithin um ein geschobenes Verbundlenkersystem. Weiterhin ist der Radachskörper 10 über vorliegend als Luftfederung ausgebildete Stoßdämpfersysteme 18a, 18b federnd am Leiterrahmen 16 gehalten. Die Stoßdämpfersysteme 18a, 18b umfassen dabei in bekannter weise jeweils ein Dämpferelement 35a bzw. 35b sowie eine Federeinheit 36a bzw. 36b. Der Radachskörper 10 ist als hierbei als Schmiedeteil und die Längslenker 12a, 12b als Tiefziehteile ausgebildet – wie im Detail Ia erkennbar – durch Aufschrauben der Längslenker 12a, 12b auf den Radachskörper 10 miteinander verbunden. Weiterhin umfasst das Verbundlenkersystem eine an sich bekannte und vorliegend als Zahnstangenlenkung ausgebildetes Lenksystem 20, welche – wie im Detail Ib erkennbar – ebenfalls mit den Längslenkern 12a, 12b verschraubt ist. Dabei stellt sowohl die in Detail Ia erkennbare, biegeschlaffe Anbindung des Radachskörpers 10 als auch die in Detail Ib erkennbare Anbindung des Lenksystems 20 an die Längslenker 12a, 12b eine zentrale Schwachstelle beim Betrieb des Verbundlenkersystems dar.
2 zeigt eine perspektivische Schrägansicht des Verbundlenkersystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei der Leiterrahmen 16 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist. Auch hierbei handelt es sich um ein geschobenes Verbundlenkersystem, dessen Längslenker 12a, 12b in Fahrtrichtung 40 des Fahrzeugs hinter dem Radachskörper 10 angeordnet sind.
Im Unterschied zum in 1 gezeigten Verbundlenkersystem ist der Radachskörper 10 dreiteilig aufgebaut und umfasst ein sich zwischen den Längslenkern 12a, 12b erstreckendes Torsionsrohr 22, welches mit seitlichen Achsstummeln 24a, 24b zur Halterung der Vorderräder (nicht abgebildet) des Lastkraftwagens verbunden ist. Die Verbindung zwischen dem Torsionsrohr 22 und den Achsstummeln 24a, 24b ist dabei mittels eines Pressschweißverfahrens bewerkstelligt und wird im Folgenden näher erläutert werden. Zur weiteren Erhöhung der Torsionssteifigkeit des Verbundlenkersystems sind zudem die Trägerelemente 13a, 13b der Längslenker 12a, 12b über einen zusätzlichen Querträger 26 miteinander verbunden. Weiterhin sind die Längsträger 12a, 12b als Blechumformteile ausgebildet und – wie etwa in Detail IIb erkennbar – über jeweils vier als Schrauben ausgebildete Befestigungsmittel 27 an ihren Stirnseiten 28a, 28b mit den Achsstummeln 24a, 24b verschraubt. Dies gewährleistet eine besonders biegesteife Anbindung des Radachskörpers 10 an die Längslenker 12a, 12b (s. 6). Die Stoßdämpfersysteme 18a, 18b sind über zugeordnete Stoßdämpferhalter 30a, 30b am Radachskörper 10 bzw. an den Achsstummeln 24a, 24b gehalten. Dabei erfolgt die Festlegung der Stoßdämpferhalter 30a, 30b vorteilhaft mittels der ohnehin benötigten Befestigungsmittel 27, wodurch weitere Gewichts- und Kosteneinsparungen gegeben sind. Ein weiterer Unterschied zum in 1 gezeigten Verbundlenkersystem besteht darin, dass das Lenksystem 20 – wie in Detail IIa erkennbar – durch entsprechende Öffnungen 32 der Längslenker 12a, 12b ragen und somit torsional von diesen entkoppelt sind.
Ein an sich bekannter Panhardstab kann die notwendige Seitenstabilität des geschobenen Verbundlenkersystems gewährleisten. Der Panhardstab verbindet ein Ende des Radachskörpers mit einer Stelle der Karosserie auf der jeweils anderen Fahrzeugseite.
In 3 ist eine perspektivische Schrägansicht des in 2 gezeigten Radachskörpers 10 abgebildet. Dabei ist insbesondere das Torsionsrohr 22 erkennbar, welches mittels eines Pressschweißverfahrens in den Bereichen III mit den seitlichen Achsstummeln 24a, 24b verbunden ist. Das Pressschweißverfahren kann dabei beispielsweise in Form eines induktiven Pressschweißverfahrens, eines Reibschweißverfahrens oder eines Magnetarc-Schweißverfahrens durchgeführt werden. Die Verwendung eines induktiven Pressschweißverfahrens bietet dabei beispielsweise den Vorteil, dass die Achsstummel 24a, 24b vorbearbeitet werden können.
Alternativ bietet die Verwendung eines Reibschweißverfahrens den Vorteil, dass unterschiedlichste Werkstoffkombinationen wie beispielsweise Stähle mit hohem Kohlenstoffgehalt und Kupfer-, Aluminium- oder Magnesiumlegierungen prozesssicher und reproduzierbar miteinander verbunden werden können. Darüber hinaus müssen die Achsstummel 24a, 24b nicht notwendigerweise einen kreisförmigen Querschnitt im Bereich der Verbindungsstelle aufweisen. Dies erlaubt eine besonders flexible und optimal an unterschiedliche Anforderungsprofile anpassbare Ausgestaltung des Radachskörpers 10.
Die Verwendung eines Magnetarc-Schweißverfahrens bietet den Vorteil, dass weder das Torsionsrohr 22 noch die Achsstummel 24a, 24b einen rotationssymmetrischen Querschnitt aufweisen müssen und dennoch problemlos gefügt werden können. Zudem können auch anschmelzbare Materialien wie etwa unlegierte oder niedriglegierte Stähle-, Sphäro- oder Tempergussteile prozesssicher miteinander verbunden werden. Das Torsionsrohr 22 besitzt dabei vorliegend eine Länge von 125 cm sowie einen Durchmesser von 8 cm. Ebenfalls erkennbar sind die zur Abstützung der Dämpferelemente 35a, 35b des Stoßdämpfersystems 18a bzw. 18b dienenden Auflageflächen 25a, 25b.
4 zeigt eine perspektivische Schrägansicht des in 2 gezeigten Längslenkers 12, welcher im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Blechumformteil mit einer Blechdicke von 8 mm ausgebildet ist. Ebenfalls erkennbar ist die Öffnung 32, innerhalb welcher das in 2 gezeigte Lenksystem 20 anzuordnen ist. Auf diese Weise ist eine torsionale Entkopplung zwischen den genannten Bauteilen erzielt, so dass im Fall einer Verschränkung des Verbundlenkersystems (vgl. 6) keine unnötigen Kräfte auf das Lenksystem 20 übertragen werden. Die in 2 gezeigten Längslenker 12a, 12b sind dabei spiegelbildlich zueinander ausgebildet.
5 zeigt eine perspektivische Schrägansicht des in 2 gezeigten Stoßdämpferhalters 30, welcher vorliegend als Sphärogussteil ausgebildet ist. Der Stoßdämpferhalter 30 umfasst drei Montageöffnungen 34a–c, wobei die beiden Montageöffnungen 34a, 34b zum Festlegen an den Achsstummeln 24a bzw. 24b und die dritte Montageöffnung 34c zum Festlegen einer Federeinheit 36a bzw. 36b (s. 2) des Stoßdämpfersystems 18a bzw. 18b dient. Der Stoßdämpferhalter 30 ist dabei derart ausgebildet, dass er sowohl am Achsstummel 24a als auch durch Drehung um 180° am Achsstummel 24b festgelegt werden kann.
Aus 6, welche eine perspektivische Schrägansicht des mit den Längslenkern 12a, 12b gekoppelten Radachskörpers 10 gemäß 2 zeigt, ist dessen Verhalten im Fall einer Lastverschränkung erkennbar. Dabei wird insbesondere deutlich, dass aufgrund des zuvor beschriebenen Aufbaus des Radachskörpers 10 sowie der biegesteifen Verschraubung mit den Stirnseiten 28a bzw. 28b der Längsträger 12a bzw. 12b sowohl eine hohe Biegesteifigkeit als auch eine hohe Torsionssteifigkeit mit einer gleichmäßigen Verteilung der durch die Verschränkung erzeugten Kräfte gewährleistet ist.

Claims

Verbundlenkersystem zur Anordnung an einem Leiterrahmen (16) eines Lastkraftwagens, mit einem Radachskörper (10) zur Halterung von lenkbaren Vorderrädern des Lastkraftwagens, wobei der Radachskörper (10) mittels seitlicher Längslenker (12a, 12b) gelagert und mittels zugeordneter Stoßdämpfersysteme (18a, 18b) federnd am Leiterrahmen (16) anzuordnen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Radachskörper (10) zumindest ein sich zwischen den Längslenkern (12a, 12b) erstreckendes Torsionsrohr (22) umfasst, welches mit seitlichen Achsstummeln (24a, 24b) zur Halterung der Vorderräder verbunden ist.
Verbundlenkersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsstummel (24a, 24b) über jeweils zumindest ein Befestigungsmittel (27) am jeweiligen Längslenker (12a, 12b) festgelegt sind.
Verbundlenkersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsstummel (24a, 24b) an jeweiligen Stirnseiten (28a, 28b) der Längslenker (12a, 12b) festgelegt sind.
Verbundlenkersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Torsionsrohr (22) des Radachskörpers (10) mittels eines Pressschweißverfahrens, insbesondere eines induktiven Pressschweißverfahrens und/oder eines Reibschweißverfahrens und/oder eines Magnetarc-Schweißverfahrens, mit den Achsstummeln (24a, 24b) verbunden ist.
Verbundlenkersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Längslenker (12a, 12b) als Blechumformteil und/oder zumindest einer der Achsstummel (24a, 24b) als Stahlgussteil ausgebildet ist.
Verbundlenkersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoßdämpfersysteme (18a, 18b) über zugeordnete Stoßdämpferhalter (30a, 30b) am Radachskörper (10) und vorzugsweise am jeweils zugeordneten Achsstummel (24a, 24b) gehalten sind.
Verbundlenkersystem Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Stoßdämpferhalter (30a, 30b) als Sphärogussteil ausgebildet ist.
Verbundlenkersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lenksystem (20), insbesondere eine Zahnstangenlenkung, vorgesehen ist, welches torsional entkoppelt zu den Längslenkern (12a, 12b) am Radachskörper (10) gehalten ist.
Verbundlenkersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoßdämpfersysteme (18a, 18b) als Luftfederung ausgebildet sind.