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Die
Erfindung betrifft einen Achskörper für Kraftfahrzeuge,
insbesondere für Nutzfahrzeuge, der insbesondere als Teil
einer nichtangetriebenen Achse des Kraftfahrzeuges vorgesehen sein
kann. Der Achskörper weist einen sich in Einbaurichtung
im Wesentlichen in Richtung einer Fahrzeugquerachse erstreckenden
Achskörperabschnitt auf.
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Derartige
Achskörper sind im Stand der Technik hinreichend bekannt.
Für nichtangetriebene Achsen von Nutzfahrzeugen werden
in der Regel starre Achsen eingesetzt. Solche Achsen weisen einen
durchgängigen Achskörper auf, der zur Aufhängung
von Rädern dient. Der Achskörper ist in der Regel
in Form eines profilierten Trägers ausgebildet. Der Achskörper
kann über Blattfedern, Schraubenfedern, Luftbälge
oder andere Feder- und/oder Dämpfungselemente gegen einen
Fahrgestellrahmen des Nutzfahrzeugs abgestützt sein.
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Auf
Achskörper wirken im Betrieb des Kraftfahrzeuges hohe Kräfte.
Zu diesen Kräften zählen einerseits statische
Kräfte, die durch das Fahrzeuggewicht bedingt sind, und
andererseits dynamische Kräfte, die im Fahrbetrieb auftreten,
so zum Beispiel Querkräfte in Kurven oder in Lastwechselsituationen sowie
Längskräfte, die insbesondere beim Bremsen große
Ausmaße annehmen können. Die bekannten Achskörper
müssen im Hinblick auf diese Kräfte dimensioniert
sein.
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Eine
seit längerem verwendete Variante derartiger Achskörper
sieht die Verwendung von einfachen Doppel-T-Profilen ausreichenden
Querschnitts vor, die die auftretenden Kräfte zuverlässig
aufnehmen können. Diese Vorderachskörper weisen
ein erhebliches Gewicht auf, da sie im Hinblick auf die zuvor geschilderten
auftretenden Belastungen mit ausreichenden Sicherheitsreserven konstruiert
und dimensioniert sein müssen.
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Aus
der
DE 10 2005
037 211 A1 ist darüber hinaus ein Achskörper
einer Nutzfahrzeugachse bekannt, der im Querschnitt ein Doppel-T-Profil
aufweist, welches abschnittsweise asymmetrisch ist. Das Profil weist
verstärkte Zonen in Bereichen auf, die stärkeren
Betriebsbelastungen unterliegen als andere Bereiche.
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Nachteilig
hieran ist, dass der entsprechende Achskörper durch die
Verstärkungen zusätzliches Gewicht aufweist, was
die ungefederten Massen im Fahrwerk erhöht. Das Leergewicht
des Fahrzeuges steigt, die verbleibende Nutzlast ist reduziert.
Darüber hinaus ist die Abstimmung des Fahrwerks hierdurch
erheblich erschwert und der Komfort sowie die Sicherheit eines Fahrwerks
mit einem entsprechenden Achskörper vermindert.
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Aufgabe
der Erfindung ist es somit, einen Achskörper der eingangs
genannten Art dahingehend zu verbessern, dass er eine ausreichende
Festigkeit für alle in der Praxis auftretenden Belastungen aufweist,
jedoch gegenüber herkömmlichen Achskörpern
bessere fahrdynamische Eigenschaften hat und leichter ist.
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Die
Aufgabe wird gelöst durch einen Achskörper gemäß Anspruch
1. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen
Achskörpers sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein
erfindungsgemäßer Achskörper, der insbesondere
zum Einsatz bei nichtangetriebenen Achsen eines Nutzfahrzeuges vorgesehen
sein kann, weist einen in Einbauausrichtung sich im Wesentlichen
in Richtung einer Fahrzeugquerachse erstreckenden Achskörperabschnitt
auf. Dieser Achskörperabschnitt verbindet bevorzugt zwei
Rad- oder Lenkeraufnahmen, an welchen Räder der betreffenden
Achse befestigbar sind. Je nach konkretem Achstyp können
die Räder mittelbar oder unmittelbar an dem Achskörper
angebracht sein.
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Der
Achskörper weist in dem sich im Wesentlichen in Richtung
der Fahrzeugquerachse erstreckenden Achskörperabschnitt
wenigstens eine Ausnehmung auf. Mit Hilfe der Ausnehmung lässt sich
gegenüber herkömmlichen Achskörpern das Gewicht
der Achse deutlich reduzieren. Dies bewirkt, dass die ungefederten
Massen reduziert sind, wodurch sich verbesserte Fahreigenschaften
und eine erhöhte Sicherheit ergeben. Darüber hinaus
wird der Materialeinsatz der Achse reduziert, sodass Kosten- und
Gewichtsvorteile gegenüber bekannten Achsen erzielt werden.
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Eine
erfindungsgemäße Achse kann bevorzugt im Schmiedeverfahren
hergestellt sein, wodurch sich eine hohe Steifigkeit und Belastbarkeit
des Achskörpers ergibt. Des Weiteren lassen sich durch Schmiedeverfahren
vielfältige Formen verwirklichen, die durch eine Vielzahl
anderer Urformverfahren nicht ohne Nachbearbeitung herstellbar sind.
So können im Gussverfahren keine Hinterschneidungen erzeugt
werden, wenn nicht auf das aufwändige Verfahren der verlorenen
Form zurückgegriffen werden soll. Darüber hinaus
lässt sich mit Schmiedeverfahren verhindern, dass materialschwächende
Lufteinschlüsse im Achskörper entstehen.
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Der
Achskörper kann bevorzugt, zumindest in dem sich im Wesentlichen
in Richtung der Fahrzeugquerachse erstreckenden Achskörperabschnitt, eine
T-, Doppel-T-, U- oder O-profilartige Grundstruktur aufweisen. Diese
Grundstrukturen haben sich als ausreichend torsions- und biegesteif
für Einsätze bei nichtangetriebenen Achsen von
Nutzfahrzeugen erwiesen. Insbesondere Doppel-T-profilartige Grundstrukturen
sind sehr belastbar und daher bevorzugt.
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Die
wenigstens eine Ausnehmung ist bevorzugt in einem sich im Wesentlichen
senkrecht erstreckenden Bereich des sich im Wesentlichen in Richtung
der Fahrzeugquerachse erstreckenden Achskörperabschnittes
angeordnet, wodurch sich eine hohe Torsions- und Biegesteifigkeit
in den Hauptbelastungsrichtungen erzielen lässt.
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Bevorzugt
ist die wenigstens eine Ausnehmung symmetrisch angeordnet. Auf diese
Weise lässt sich die wenigstens eine Ausnehmung in ihrer Größe
maximieren, da die in Achskörper eingeleiteten Kräfte
grundsätzlich symmetrisch sind. Eine einzelne Ausnehmung
ist bevorzugt mittig in dem sich im Wesentlichen in Richtung der
Fahrzeugquerachse erstreckenden Achskörperabschnitt angeordnet. Mehrere
Ausnehmungen sind bevorzugt im Wesentlichen spiegelsymmetrisch angeordnet.
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Wenn
wenigstens zwei Ausnehmungen vorgesehen sind, ist zwischen den beiden
Ausnehmungen in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
ein Steg angeordnet, der in seiner Ausgestaltung dem Kraftverlauf
im Achskörper angepasst ist. Auf diese Weise lässt
sich die Steifigkeit des Achskörpers maximieren und die
Gefahr von Beschädigungen des Achskörpers bei Überlast
verringern.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass die wenigstens eine Ausnehmung verstärkte Ränder
aufweist. So können ggf. im Bereich der Ränder
der Ausnehmung auftretende Spannungsspitzen aufgefangen werden,
sodass die Gefahr von Rissen im Achskörper im Bereich der
Ausnehmungen bei hohen Belastungsspitzen vermindert ist. Derartige
Verstärkungen können beispielsweise durch Wulste
ausgebildet sein, die an den Rändern der Ausnehmungen vorgesehen
sind.
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Die
Ausnehmungen können bei geschmiedeten Achskörpern
während des Schmiedeprozesses eingebracht sein oder in
einem Nachbearbeitungsschritt. Bei im Urformverfahren hergestellten Achskörpern
ist die wenigstens eine Ausnehmung bevorzugt im Urformschritt in
den Achskörper eingeformt.
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Die
wenigstens eine Ausnehmung ist bevorzugt spannungsoptimiert ausgeführt,
also in solchen Bereichen angeordnet, in denen geringe Spannungen
vorliegen, und in solcher Weise dimensioniert und geformt, dass
ein Spannungsfluss im Achskörper nicht unterbrochen ist.
Auf diese Weise lässt sich das Steifigkeits-Gewichts-Verhältnis
des Achskörpers optimieren.
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Die
Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.
Dabei zeigen schematisch:
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1 einen
erfindungsgemäßen Achskörper in einer
Frontalansicht sowie
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2 den
erfindungsgemäßen Achskörper aus 1 in
einer perspektivischen Darstellung.
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Ein
erfindungsgemäßer Achskörper 2 ist
als Vorderachskörper eines Nutzfahrzeugs, beispielsweise
eines Lastkraftwagens mit nicht angetriebener Vorderachse ausgebildet.
Der Achskörper 2 ist in Einbauausrichtung im Wesentlichen
in Fahrzeugquerrichtung Y ausgerichtet.
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Der
Achskörper 2 weist einen mittleren Achskörperabschnitt 2.2 auf
und zwei Achskörperendabschnitte 2.4, 2.6,
die gegenüber dem mittleren Achskörperabschnitt 2.2 nach
oben gezogen sind.
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An
den Achskörperendabschnitten 2.4, 2.6 sind
Radaufnahmen 4, 6 vorgesehen, die zur Festlegung
von Radschenkeln dienen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind die Radaufnahmen 4, 6 als Aufnahmen für
Lenkbolzen ausgebildet.
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In
den äußeren Bereichen des mittleren Achskörperabschnittes 2.2 sind
Federauflagen 8, 10 vorgesehen, an denen nicht
dargestellte Fahrwerkselemente, beispielsweise Luftfeder oder Stahlfeder, montierbar
sind, mit denen der Vorderachskörper federnd mit einer
Karosserie des Nutzfahrzeuges abstützbar ist. Die Federauflagen 8, 10 weisen
zur Befestigung der Fahrwerkselemente mehrere Bohrungen auf.
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Der
mittlere Abschnitt 2.2 des Achskörpers 2 weist
einen im Wesentlichen Doppel-T-förmigen Querschnitt auf,
der spannungsoptimiert ausgeformt ist, das heißt, Verstärkungen
in solchen Bereichen aufweist, in denen höhere Belastungen
zu erwarten sind, wohingegen weniger Material in den Bereichen verwendet
ist, in denen geringere Spannungen auftreten.
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In
einem im Wesentlichen senkrechten Abschnitt des mittleren Achskörperabschnittes 2.2 sind darüber
hinaus drei Ausnehmungen 12, 14, 16 vorgesehen.
Die Ausnehmung 12 ist mittig angeordnet, die Ausnehmungen 14, 16 sind
außermittig vorgesehen. Die Ausnehmungen 12, 14, 16 sind
im Wesentlichen spiegelsymmetrisch in der in 1 gewählten
Ansicht angeordnet.
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Die
Ausnehmungen 12, 14, 16 sind spannungsoptimiert
ausgeführt und liegen in Bereichen, in denen keine oder
nur geringe Spannungen im Betrieb zu erwarten sind, sodass das die
Ausnehmungen 12, 14, 16 umgebende Material
des Achskörpers 2 die Spannungen auffangen können.
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Zwischen
den Ausnehmungen 12, 14, 16 sind Stege 18, 20 angeordnet,
die die Ausnehmungen 12, 14, 16 miteinander
verbinden. Die Stege 18, 20 sind ebenfalls spannungsoptimiert
ausgeführt und in solchen Bereichen angeordnet, in denen
hohe Spannungen herrschen. Vorzugsweise sind die Stege 18, 20 in
einer möglichst geringen Dicke, insbesondere in Dicken
von acht bis ca. 25 mm ausgeführt, wobei eine Dicke von
12 mm ein fertigungs- und festigkeitsoptimiertes Maß darstellt
und wobei Dicken von 12 mm bis 20 mm besonders bevorzugt sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005037211
A1 [0005]