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Die
Erfindung betrifft eine Drehfederachse für Fahrzeuge, insbesondere
Anhängerfahrzeuge, mit einem innerhalb eines Achsrohres
drehbaren Drehstab und strangförmigen Gummielementen, die zwischen
dem Achsrohr und dem Drehstab angeordnet und über Halteelemente
in Richtung des Achsrohres gegen Herausrutschen gesichert sind.
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Drehfederachsen
finden insbesondere bei Anhängerfahrzeugen Verwendung,
beispielsweise bei Wohnanhängern. Innerhalb eines am Fahrzeugchassis
befestigten Achsrohres ist ein Drehstab drehbar gelagert, der an
seinem fahrzeugaußen liegenden Ende mit einem das Fahrzeugrad
tragenden Lenker versehen ist. Straßenunebenheiten und
auf das Fahrzeugrad einwirkende Stöße führen
zu Schwenkbewegungen des Lenkers und damit zu Drehbewegungen des
Drehstabs innerhalb des Achsrohres, die über zwischen dem
Drehstab und dem Achsrohr angeordnete Gummielemente abgefedert werden.
Eine Verdrehung des Drehstabs bewirkt eine elastische Verformung
der Gummistränge, wobei durch die Verformung der Gummistränge
Energie absorbiert und eine Federung des Fahrzeugrades erreicht
wird. Die Gummielemente neigen dazu, ihre ursprüngliche
Form beizubehalten, so dass die Drehstange und damit das Fahrzeugrad
stets in ihre Ausgangsstellung zurückfedern.
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Im
Betrieb derartiger Drehfederachsen ist dafür Sorge zu tragen,
dass die Gummistränge aufgrund der ständigen,
dynamischen Belastungen nicht sukzessiv aus dem Achsrohr herausgewalkt
werden. Denn ein unkontrolliertes Herauswandern der Gummistränge
aus dem Inneren des Achsrohres kann zu einem Verschleiß,
etwa in Form von Rissen oder Abscherungen, führen, woraus
möglicherweise ein vorzeitiger Ausfall der Federung resultieren
kann.
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Aus
der
DE 20 14 191 ist
es bekannt, ein Herausrutschen der Gummielemente aus dem Inneren des
Achsrohres bei der Montage des Drehstabes durch am Achsrohr vorgesehene
Halteelemente zu vermeiden. Diese Halteelemente sorgen nicht nur
bei der Montage für eine Fixierung der Gummistränge, sondern
wirken auch im Betrieb der Achse einem unkontollierten Herauswalken
der Gummielemente entgegen. Bei den Halteelementen handelt es sich
um im Mantel des Achsrohres angeordnete Widerhaken, die sich von
außen her radial in die Gummistränge eindrücken
und auf diese Weise ein Herausrutschen verhindern. Die im Mantel
des Achsrohres vorgesehenen Halteelemente weisen einen gewissen
Abstand zu den Stirnseiten des Achsrohres auf und sind als zungenförmige
Ausstanzungen des Mantelbereichs gefertigt, die im Anschluss an
den Stanzvorgang radial nach innen abwinkelt werden, wodurch sich
von radial außen in das Material der Gummielemente drückende
Widerhaken ergeben.
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Bei
Drehfedern dieser Art hat sich das Einbringen der Halteelemente
in den Mantel des mehrere Millimeter starken, aus einem Stahlwerkstoff
gefertigten Achsrohres als aufwendig erwiesen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehfederachse bereitzustellen,
die einfach in der Herstellung ist, und bei welcher die Gummielemente
zuverlässig im Inneren des Achsrohres gesichert sind.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Drehfederachse der eingangs genannten Art
dadurch gelöst, dass die Halteelemente in einer Stirnfläche
des Achsrohres angeordnet sind.
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Die
Anordnung der Halteelemente in der Stirnfläche des Achsrohres
erlaubt eine einfache Herstellung der Drehfederachse. Es ist nicht
erforderlich, die Geometrie des Halteelements aus dem Mantel des
Achskörpers herauszustanzen. Durch das Vorsehen der Halteelemente
in einer Stirnfläche des Achsrohres kann auf den vor allem
bei größeren Materialstärken des Achsrohres
aufwendigen Stanzvorgang verzichtet werden, wodurch sich eine einfache
und preiswerte Herstellung ergibt.
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In
vorteilhafter Ausgestaltung des Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen,
dass die Halteelemente einstückig an dem Achsrohr ausgeformt sind.
Hierdurch entfällt der bei separaten Halteelementen erforderliche
Montage- und Herstellungsaufwand.
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In
diesem Zusammenhang ist es für eine einfache Herstellung
von Vorteil, wenn die Halteelemente radiale Verformungen des Mantels
des Achskörpers sind. Durch radiale Verformungen bzw. Eindrückungen
des Achsmantels im Bereich der Stirnfläche ergibt sich
eine einfache Herstellbarkeit. Denn Achsrohre werden üblicherweise
aus Endlosmaterial hergestellt, das zu Achsrohren gewünschter
Länge durch Sägen zertrennt wird. Im Bereich dieser
Trennflächen können Radialstauchungen nach dem
Ablängen auf einfache Weise eingerückt werden.
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In
weiterer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Achsrohr einen
im Wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweist. Quadratische
Achsrohre haben sich in der Fahrzeugtechnik vor allem aufgrund ihrer
einfachen Anbindbarkeit an die das Achsrohr tragenden Komponenten,
etwa das Fahrzeugchassis, bewährt.
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In
diesem Zusammenhang ist es für das Federverhalten der Drehfederachse
von Vorteil, wenn die Halteelemente und die Gummielemente im Bereich
der Ecken des quadratischen Achsrohres angeordnet sind. Durch die
Anordnung der Gummielemente in den Eckbereichen des vierkantförmigen Achsrohres
kann durch Einschieben eines ebenfalls im Querschnitt quadratischen
Vierkant-Drehstabes eine so genannte Neidhart-Federung realisiert
werden, die sich durch eine einfache und kostengünstige Herstellbarkeit
bei gleichzeitig gutem Federkomfort auszeichnet.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Gummielemente axial einwärts
der Halteelemente enden, wodurch sich eine zuverlässige
Sicherung gegen Herauswandern bzw. Herausrutschen der Gummielemente
ergibt.
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Alternativ
wird vorgeschlagen, dass sich die Gummielemente axial über
die Halteelemente hinaus erstrecken.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand
der beigefügten Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:
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1:
eine schematische Draufsicht auf eine Drehfederachse,
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2:
eine perspektivische Ansicht auf ein Ende einer ersten Drehfederachse,
wobei der das Fahrzeugrad tragende Lenker aus Gründen der Übersicht
nicht dargestellt ist,
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3:
einen Diagonalschnitt durch die in 2 eingezeichnete
Schnittebene III-III,
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4:
eine perspektivische Ansicht auf ein Ende einer zweiten Drehfederachse,
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5:
einen Diagonalschnitt gemäß der in 4 eingezeichneten
Schnittebene V-V,
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6:
eine perspektivische Ansicht eines Achskörperendes und
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7:
eine stirnseitige Ansicht des Achskörperendes.
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In 1 dargestellt
ist der Aufbau einer Drehfederachse, wie diese insbesondere bei
Anhängerfahrzeugen, etwa Wohnanhängern, Verwendung finden.
Die Drehfederachse besteht im Wesentlichen aus einem Achsrohr 1 und
einem darin konzentrisch angeordneten Drehstab 3, die beide
aus einem Stahlwerkstoff gefertigt sind. Der Drehstab 3 bildet
ein Innenrohr des Achsrohres 1, das zu beiden Fahrzeugseiten
hin über die Stirnfläche 7 des Achsrohres 1 hinausragt.
An den freien Enden des Drehstabs 3 ist jeweils das eine
Ende eines Lenkers 8 fest angebunden, der an seinem anderen
Ende ein Fahrzeugrad 9 trägt und eine Art Pendelschwinge
bildet. Die Drehfederachse ist an einem schematisch angedeuteten Fahrzeugchassis 10 festgelegt.
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Der
Achskörper 1 und der diesen durchragende Drehstab 2 sind
konzentrisch zueinander angeordnet, wobei ihre gemeinsame Achse
parallel versetzt zur Achse des Fahrzeugrades 9 verläuft.
Eine auf die Drehfederachse bzw. die Räder 9 einwirkende Last
führt zu einem Moment und damit einem Verschwenken der
Lenker 8 um die Achse des Achsrohres 1. Um diese
Schwenkbewegungen abzufedern, sind strangförmige Gummielemente 2 zwischen
dem Drehstab 3 und dem Achsrohr 1 vorgesehen,
die einen Widerstand gegen die Drehbewegungen des Drehstabes 3 bilden.
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Der
Darstellung in 2 lässt sich entnehmen,
dass das Achsrohr 1 beim Ausführungsbeispiel nach
Art eines Vierkantrohres mit im Wesentlichen quadratischem Querschnitt
ausgeführt ist, wobei die Ecken 6 des Querschnitts
abgerundet sind. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Achsrohre 1 solcher
Geometrie beschränkt, sondern kann gleichermaßen auch
bei im Querschnitt andersartig gestalteten Achsrohren 1 eingesetzt
werden. Auch der Drehstab 3 ist als Vierkantrohr ausgebildet,
kann aber ebenfalls einen anderen Querschnitt aufweisen. Auch kann
der Drehstab 3 eine Stange aus Vollmaterial sein, wobei
jedoch eine Ausbildung als Rohr aus Gewichtsgründen zu
bevorzugen ist.
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Radial
einwärts der Ecken 6 des Achsrohres 1 ist
jeweils ein Gummielement 2 angeordnet. Das Gummielement 2 ist
ein in einem Extrusions- oder Strangpressverfahren hergestelltes
Element, das sich von einem Endbereich des Achsrohres 1 hin zum
gegenüberliegenden erstreckt. Die Gummielemente 2 sind
im eingebauten Zustand von in etwa dreieckiger oder trapezförmiger
Querschnitts-Gestalt. Außerhalb des Achsrohres 1 bzw.
vor der Montage weisen die Gummielemente 2 einen runden Querschnitt
auf, der sich erst bei der Montage des Drehstabs 3 aufgrund
des engen Zwischenraums zu einem Trapez verformt. Die Gummielemente 2 sind zwischen
der Rohrinnenfläche des Achsrohres 1 und der gegenüberliegenden
Mantelfläche des Drehstabs 3 so angeordnet, dass
diese bei Drehbewegungen des Drehstabes 3 ihre Querschnittsform ändern
und sich innerhalb des Ringraums zwischen Achskörper 1 und
Drehstab 3 verformen. Die Änderung der Querschnittsform
ist elastisch, so dass die Gummielemente 2 aufgrund innerer
Spannungen dazu neigen, die ursprüngliche Querschnittsform
beizubehalten, wodurch auch der Drehstab 3 stets in seine
Ausgangsstellung zurückgedreht wird.
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Um
ein axiales Wandern der Gummielemente 2 gegenüber
dem Achsrohr 1 bei den im Fahrbetrieb ständig
wechselnden Walkbelastungen bzw. Verformungen des Gummielements 2 zu
verhindern, sind stirnseitig in den Eckbereichen 6 des
Achsrohres 1 Halteelemente 4 vorgesehen, die die
Gummielemente 2 axial fixieren. Die Halteelemente 4 sind
einstückig an dem Achsrohr 1 ausgeführt
und im Anschluss an das Ablängen des Achsrohres 1 durch eine
Radialstauchung zur Mitte des Achsrohres 1 hin in dessen
Stirnfläche 7 gebildet. Das Stauchwerkzeug kann
dabei auf einfache Weise unter einem Winkel gegenüber der
Stirnfläche 7 des Achsrohres 1 auf das
Ende des Achsrohres 1 aufgesetzt und die erforderliche
Stauchkraft aufgebracht werden, wodurch sich das Ende des Achsrohres 1 radial
eindrückt.
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Wie
sich der Darstellung in 3 entnehmen lässt,
bilden bei der Ausführung gemäß 2 die Halteelemente 4 den äußeren
Rand des Achsrohres 1. Die Halteelemente 4 sind
im Bereich der Stirnseiten 7 der abgerundeten Ecken 6 durch
radiales Stauchen schräg in Richtung der Mittelachse des
Achsrohres 1 gedrückt, vgl. auch 4.
Die Gummielemente 2 enden im Endbereich des Achsrohres 1 axial einwärts
der Halteelemente 4, die in axialer Richtung Anschläge
für die Gummielemente 2 bilden. Die axiale Länge
der Gummielemente 2 ist kürzer als die Länge
des Achsrohres 1, wobei die Längendifferenz dem
zweifachen der Axialerstreckung der Halteelemente 4 entspricht.
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Dem
gegenüber erstrecken sich bei der zweiten Ausführung
der Drehfederachse die Gummielemente 2 axial über
die Halteelemente 4 hinaus bis in den Bereich des in 4 eingezeichneten,
mit einer in etwa quadratischen Öffnung 11 am
freien Ende des Drehstabs 3 festgelegten Lenkers 8.
Einzelheiten dieser Ausführung lassen sich am besten der
Diagonalschnittdarstellung in 5 entnehmen.
Der Aufbau der dortigen Drehfederachse ist bis auf die Länge
der Gummielemente 2 gleich zu der anhand der 2 und 3 beschriebenen
Ausführung, so dass insoweit auf die 2 und 3 verwiesen werden
kann.
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Im
Gegensatz zur ersten Ausführung bilden die Halteelemente 4 bei
der zweiten Ausführung keine axialen Anschläge
für das Gummielement 2. Das Gummielement 2 erstreckt
sich axial über die Stirnseite 7 des Achsrohres 1 hinaus
bis in den Bereich einer Stirnseite des Lenkers 8. Im Bereich
der Halteelemente 4 ist der Achsrohrquerschnitt reduziert,
wodurch sich an den Gummielementen 2 eine diese ihrer Position
haltende Einschnürung bzw. Klemmung ergibt, aufgrund welcher
die Gummielemente 2 nicht aus dem Achsrohr 1 hinaus
gegen die Lenker 8 gedrückt bzw. gewalkt werden
können.
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Einzelheiten
der Halteelemente 4 lassen sich der perspektivischen Darstellung
eines Achsrohrendbereichs in 6 entnehmen.
Die Halteelemente 4 erstrecken sich schräg vom Mantel 5 bis
in die Stirnfläche 7 des Achsrohres 1.
Insgesamt sind vier Halteelemente 4 jeweils im Bereich
der abgerundeten Ecken 6 des Achsrohres 1 angeordnet.
Die Halteelemente 4 sind einstückige Bestandteile
des Achsrohres 1 und durch radiales Stauchen des stirnseitigen Endes
des Achsmantels 5 hergestellt, vgl. auch 7.
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Die
in der Stirnfläche 7 des Achsrohres 1 vorgesehenen
Halteelemente 4 sind allein durch Stauchung herstellbar
und erlauben damit eine insgesamt einfache Herstellung der Drehfederachse
bei gleichzeitig zuverlässiger Axialsicherung der Gummielemente 2 im
Inneren des Achsrohres 1.
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- 1
- Achsrohr
- 2
- Gummielement
- 3
- Drehstab
- 4
- Halteelemente
- 5
- Achsmantel,
Mantel
- 6
- Ecke
- 7
- Stirnfläche
- 8
- Lenker
- 9
- Rad
- 10
- Chassis
- 11
- Öffnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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