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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Achsanordnung, vorzugsweise Starrachsordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Aus dem Stand der Technik bekannte Kraftfahrzeug-Radaufhängungen bestehen unter anderem aus den Anbindungspunkten an die Kraftfahrzeugkarosserie, Lagern, mindestens einem Lenker, einem Federungssystem und einem an dem Lenker befestigten Radträger. Bevorzugt sind die Lenker als Querlenker oder Schräglenker ausgebildet. Im Falle einer Starrachse kommen oft Federn in Form von Blattfedern zum Einsatz.
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Starrachsen bestehen üblicherweise aus starren Achsrohren, welche über ein Befestigungssystem, sogenannte Blattfederanbindungen, an die radführenden Längsblattfedern gekoppelt sind. Diese Längsblattfedern können aus Stahl oder aber auch aus Verbundwerkstoffen wie GFK oder CFK hergestellt sein. Die Blattfedern selbst werden mit der Karosserie gekoppelt.
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unteren Blattfederanbindung einrastet. Die Starrachse selbst besteht aus dem Achsrohr und den äußeren Radträgern, die mit dem Achsrohr fest verbunden sind. Diese feste Verbindung besteht meistens aus einer schweiß- oder aber schraubtechnischen Lösung.
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Im Produktionsprozess, während der Erstmontage oder aber auch durch den Betrieb eines Kraftfahrzeuges mit einer Starrachse befinden sich die Radstellungen nicht immer in optimal vorbestimmten Positionen. Rohbautoleranzen führen gegebenenfalls dazu, dass die starren Achsen nicht in einem orthogonalen Winkel zur Fahrzeuglängsachse stehen und somit auch zu den üblicherweise einstellbaren Achsen mit Einzelradaufhängung, meist Vorderachsen, schief sind.
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Dies führt dann dazu, dass die Vorderachse gegebenenfalls entgegen der Schrägstellung der hinteren Achse eingestellt werden muss, damit eine Geradeausfahrt des Fahrzeugs garantiert ist. Die zur Fahrzeuglängsachse schräg stehenden Reifen führen zu einem erhöhten Reifenverschleiß, was möglicherweise an allen vier Rädern eines Kraftfahrzeugs auftreten kann. Ebenfalls führt eine falsch eingestellte Radstellung, insbesondere eine falsch eingestellte Spur, zu erhöhtem Kraftstoffverbrauch.
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Auch können falsch eingestellte Räder nur geringere Seitenführungskräfte übertragen, was zu einer Reduzierung der Sicherheitsreserven in einem Grenzbereich führen kann. Gerade an der Hinterachse besteht hier erhöhter Sicherheitsbedarf, da gegebenenfalls ein Übersteuern in Folge eines ausbrechenden Hecks zu einem unkontrollierbaren Fahrzustand führt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Achsanordnung zur Verfügung zu stellen, die kostengünstig produzierbar und fehlerunanfällig ist und bei der die Spur einstellbar ist.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Achsanordnung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind Bestandteile der abhängigen Patentansprüche.
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Die erfindungsgemäße Achsanordnung, vorzugsweise Starrachsanordnung, weist einen Achskörper und eine Radaufhängung auf, wobei die Radaufhängung einen Radträger umfasst. Der Radträger ist an einer Radträgerhalterung angeordnet. Endseitig am Achskörper ist eine Achskörperhalterung vorgesehen, wobei die Radträgerhalterung schwenkbar an der Achskörperhalterung gelagert ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist die Radträgerhalterung als gabelförmiges Blechbauteil und/oder die Achskörperhalterung als gabelförmiges Blechbauteil ausgebildet. Die gabelförmige Ausgestaltung der Radträgerhalterung und/oder der Achskörperhalterung schafft Gewichtsreduzierungspotential. Zum einen schafft eine Gesamtgewichtsreduzierung ein Potential zur Kraftstoffeinsparung, zum anderen bringt ein Gewichtseinsparungspotential auf der Seite der ungefederten Radmassen einen Agilitäts- und Komfortvorteil des Fahrwerks. Durch die erfindungsgemäße schwenkbare Lagerung der Radträgerhalterung ergibt sich die Möglichkeit, die Spur einer Fahrzeugachse einzustellen. Durch Ausführen der Schwenkbewegung der Radträgerhalterung wird gleichzeitig der damit lagefest verbundene Radträger verschwenkt. Durch die Verschwenkung des Radträgers ändert sich ebenfalls die Spurrichtung des Fahrzeugrades. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Spur der erfindungsgemäßen Achsanordnung bei der Erstmontage eingestellt werden kann. Weiterhin ergibt sich die Möglichkeit, dass die Spur während eines Werkstattbesuches nachjustiert werden kann. Durch eine am Kraftfahrzeug allseits optimal eingestellte Spur ist es im Rahmen der Erfindung möglich, den Reifenverschleiß sowie den Kraftstoffverbrauch zu minimieren und gleichzeitig sichere Fahreigenschaften des Fahrwerks zu garantieren.
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Vorzugsweise sind zur Koppelung der Radträgerhalterung mit der Achskörperhalterung zwei Koppelungsmittel vorgesehen, wobei die Koppelungsmittel im Wesentlichen orthogonal zur Längsachse des Achskörpers orientiert sind. Hierunter ist zu verstehen, dass die Koppelungsmittel beispielsweise im Wesentlichen parallel zur Fahrzeuglängsachse oder aber bevorzugt im Wesentlichen parallel zur Fahrzeughochachse angeordnet sind. Die Anordnung kann aber auch in einem beliebigen Winkel in einer Mischform zwischen Längs- und Hochachse ausgeführt sein. Durch die erfindungsgemäße Möglichkeit, die Radträgerhalterung und den damit gekoppelten Radträger eines Kraftfahrzeuges einzustellen, ist es möglich sowohl die Spur als auch in gewissen Grenzen in Relation hierzu den Sturz mit einzustellen. Durch zwei Koppelungsmittel ist es möglich, über die Koppelungsmittel eine Justage vorzugsweise der Spur vorzunehmen und sobald diese Spurjustage eingestellt ist, die Koppelungsmittel zu fixieren.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante sind die Koppelungsmittel Bolzschrauben, wobei eine Bolzschraube insbesondere eine Exzenterschraube ist. Im Rahmen der Erfindung ist unter einer Bolzenschraube ein länglicher bolzenartiger Körper zu verstehen, der bevorzugt ein Gewinde aufweist. Auf dem Gewinde ist eine Mutter angeordnet, die eine formschlüssige Schraubfixierung der Bolzenschraube ermöglicht. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich, dass die Bolzenschraube in einer Gewindebohrung der Radträgerhalterung oder aber auch der Achskörperhalterung eingreift.
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Unter einer Exzenterschraube ist im Rahmen der Erfindung eine Schraube zu verstehen, die einen Abschnitt aufweist, der rotationssymmetrisch um die Schraubenlängsachse und ein mit einer Exzentrizität hierzu versetzten exzentrischen Abschnitt ausgebildet ist. Beispielsweise kann dieser exzentrisch versetzte Abschnitt im Bereich einer mit der Schraubenmutter exzentrisch versetzten Unterlegscheibe ausgebildet sein. Analog hierzu kann die Exzenterschraube im Rahmen der Erfindung eine exzentrisch versetzte Schraubenmutter aufweisen. Einem Monteur ist es somit möglich, durch Verdrehen der Exzenterschraube eine exakte Positionierung der von ihm gewünschten Spureinstellung vorzunehmen, und diese im Nachhinein durch eine reibschlüssige Verbindung der Kuppelungsmittel tage zu fixieren.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante durchgreifen die Bolzenschrauben die Radträgerhalterung und die Achskörperhalterung in Montageöffnungen, wobei die Montageöffnungen in Schenkeln der gabelförmigen Halterungen angeordnet sind. Die gabelförmigen Halterungen greifen somit schellenartig ineinander ein und ergeben in einer Querschnittsansicht eine im Wesentlichen rechteckige Form. Montageöffnungen sind dabei vorzugsweise Durchgangsbohrungen oder Sacklochbohrungen, die in den Schenkeln der jeweiligen gabelförmigen Halterungen angeordnet sind. Die Durchgangsbohrungen beider Halterungen liegen somit übereinander und werden durch die Schrauben durchgriffen, sodass eine formschlüssige Fixierung erfolgt. Im Rahmen der Erfindung können die Montageöffnungen so groß gewählt sein, dass die Koppelungsmittel diese spielfrei durchgreifen oder aber auch mit einem Spiel durchgreifen. Hiermit ergeben sich verschiedene Einstellungsmöglichkeiten der Spur über die Montagemittel im Zusammenspiel mit den Montageöffnungen.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante sind die Montageöffnungen, welche von der Exzenterschraube durchgriffen sind, zumindest bei der Radträgerhalterung und/oder Achskörperhalterung als Langloch ausgebildet. Hierdurch ergeben sich verschiedene Einstellungsmöglichkeiten im Zusammenspiel mit der Exzenterschraube. Durch Verdrehen der Exzenterschraube entsteht eine Relativbewegung zwischen der Radträgerhalterung und der Achskörperhalterung. Diese Relativbewegung erfordert ein Spiel, um die Bewegungsfreiheit der Exzenterschraube zu ermöglichen. Dieses Spiel wird durch das Langloch zur Verfügung gestellt. Die erfindungsgemäße Anordnung ist eine besonders kostengünstige Herstellungsvariante einer verstellbaren Achskörperanordnung. Es kann auf eine handelsübliche Exzenterschraube zurückgegriffen werden, die im Zusammenspiel mit den vorgenannten Parametern eine Verstellmöglichkeit der Spur einer Kraftfahrzeugstarrachse ermöglicht und gleichzeitig besonders kostengünstig und einfach produzierbar ist.
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Vorzugsweise weist die Längsachse des Langloches eine Krümmung auf, wobei die Krümmung den Radius des durch die Schwenkbewegung definierten Schwenkkreises besitzt. Dies bedeutet, dass durch die Drehbewegung der Exzenterschraube eine Schwenkbewegung der Radträgerhalterung um die Längsachse des anderen Koppelungsmittels erfolgt. Damit es zu keiner Verklemmung der Exzenterschraube kommt, weist die Krümmung des Langloches einen Verlauf auf, der mit der Schwenkbewegung um die Längsachse des zweiten Koppelmittels rotationssymmetrisch verläuft.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind zwischen der Radträgerhalterung und der Achskörperhalterung Abstandhalter, insbesondere Abstandhülsen angeordnet. Die Abstandhülsen sorgen dafür, dass die im Wesentlichen gabelförmig ausgebildeten Halterungen bei einer reibschlüssigen und/oder formschlüssigen Fixierung über die Koppelmittel, vorzugsweise die Bolzenschrauben, nicht verformt werden. Weiterhin bieten die Abstandshülsen eine weitere reibschlüssige Oberfläche, die von der Innenseite der Halterung her auf diese wirkt.
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Besonders bevorzugt sind im Rahmen der Erfindung an der Radträgerhalterung oder an der Achsträgerhalterung Gegenlager ausgebildet, wobei die Exzenterschraube mit den Gegenlagern formschlüssig zur Anlage kommt. Die Gegenlager bieten dabei den exentrisch zur Schraubenachse versetzten Exzenterabschnitt eine Gegenlagerfläche. Durch Verdrehen der Exzenterschraube entsteht somit ein Versatz zwischen dem durch die Exzenterschraube über die Gegenlager fixierten Körper zu dem durch die Schraubachse der Exzenterlage fixierten Körper.
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In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführhungsvariante sind die Radträgerhalterungen und/oder die Achskörperhalterung als Blechbauteil ausgebildet. Dies bietet insbesondere unter dem Aspekt der kostengünstigen Produzierbarkeit und der Formfreiheit gerade zur Ausgestaltung der Halterungen besondere Vorteile. Als eingesetzte Materialien für die Halterungen kommen beispielsweise Stahllegierungen oder aber auch Leichtmetalllegierungen zum Einsatz. Bevorzugt sind hier Stahlwerkstoffe oder aber auch Aluminiumwerkstoffe oder Magnesiumwerkstoffe geeignet. Die Halterungen können dabei auch als Schweißbauteil oder aber Umformbauteil oder als Schmiedebauteil ausgeführt werden. Auch wäre eine Gußbauteilkonstruktion im Rahmen der Erfindung vorstellbar.
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An die Radträgerhalterung sind Radlager verschiedener Typen koppelbar. Beispielsweise wäre es vorstellbar, ein Radlager bzw. ein Radträger in die Radträgerhalterung einzupressen oder aber auch aufzupressen bzw. anzuschrauben oder aber auch schweißtechnisch hiermit zu verbinden.
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In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsvariante sind die Gegenlager umformtechnisch und/oder stanztechnisch ausbildbar. Im Falle der Ausführung als Blechbauteil ist es somit besonders kostengünstig vorstellbar, durch einfaches Umformen in Form von Schmieden, Biegen oder aber auch Stanzen, Gegenlagerflächen für die Exzenterschraube herzustellen. Es wäre jedoch auch im Rahmen der Erfindung vorstellbar, Gegenlagerflächen für die maximalen Begrenzungen zur Einstellung von Spur und/oder Sturz an den Halterungen auszubilden.
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Vorzugsweise ist durch Drehen der Exzenterschraube eine Schwenkbewegung der Radträgerhalterung um eine zweite Bolzenschraube erzeugbar.
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Ein weiterer sich ergebender Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass auch bei angetriebenen Achsen die erfindungsgemäße Achsanordnung anwendbar ist. Bereits in den Antriebswellen angeordnete Gelenke oder auch Kadarngelenke sorgen für den nötigen Ausgleich, um bei Einstellmaßnahmen der Spur durch relatives Verschwenken von Radträger zu Achskörper auftretende Spannungen zu kompensieren. Somit ist die vorliegende Erfindung auch auf angetriebene Achsen anwendbar. Die zwei Befestigungsmittel, in Form der Bolzenschraube und der Exzenterschraube, können dabei erfindungsgemäß so weit auseinander angeordnet sein, dass in der Mitte zwischen ihnen eine Antriebswelle positionierbar ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, ein Ausführungsbeispiel anhand der folgenden Zeichungen. Diese dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Achsanordnung in einer Explosionszeichnung;
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2 eine erfindungsgemäße Achsanordnung und
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3 eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Achsanordnung.
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In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Teile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Achsanordnung 1 mit einem Achskörper 2 und einer Radaufhängung 3. Die Radaufhängung 3 wird dabei aus einem Radträger 4 und einer mit dem Radträger 4 gekoppelten Radträgerhalterung 5 gebildet. Die Radträgerhalterung 5 ist im Wesentlichen gabelförmig ausgebildet. Sie weist bezogen auf die Bildebene sowohl an ihrer Oberseite 6 als auch Unterseite 7 Schenkel 8 auf. Die Schenkel 8 sind wiederum mit Montageöffnungen 9 versehen.
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Weiterhin weist die Radträgerhalterung 5 Gegenlagerflächen in Form von ausgestellten Aussparungen 10 und umgebogenen Kanten 11 auf. Durch die Montageöffnungen 9 kommen eine Bolzenschraube 12 und eine Exenterschraube 13 zum Eingriff. Weiterhin weist der Radträger 4 eine Radnabe 14 mit einem Radnabenflansch 15 auf. Die Radträgerhalterung 5 wird schwenkbar an einer Achskörperhalterung 16 gelagert. Die Achskörperhalterung 16 ist wiederum mit dem Achskörper 2 gekoppelt. Die Achskörperhalterung 16 und auch die Radträgerhalterung 5 werden durch die Bolzenschraube 12 und die Exenterschraube 13 formschlüssig und/oder kraftschlüssig gekoppelt.
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Die Achskörperhalterung 16 ist ebenfalls gabelförmig ausgebildet. In der hier gezeigten Ausführungsvariante umgreift die Radträgerhalterung 5 an der Oberseite 6 und an der Unterseite 7 die Schenkel 17 der Achskörperhalterung 16 mit ihren Schenkeln 17. Damit sich die Schenkel 17 durch ein Festziehen der Bolzenschraube 12 und der Exzenterschraube 13 nicht durchbiegen, sind Abstandhülsen 18 eingesetzt. Die Bolzenschraube 12 und auch die Exzenterschraube 13 werden über eine Bolzenschraubenmutter 19 und eine Exzenterschraubenmutter 20 mit der Radträgerhalterung 5 und der Achskörperhalterung 16 verschraubt. Sowohl die Exzenterschraubenmutter 20 als auch die Exzenterschraube 13 weisen eine Exzenterfläche 21 auf. Weiterhin ist an der Achskörperhalterung 16 zu erkennen, dass eine Montageöffnung 9 im Bereich der Exzenterschraube 13 als Langloch 22 ausgebildet ist.
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2 zeigt die erfindungsgemäße Achsanordnung 1 in einer Zusammenbaudarstellung. Hier ist gut zu erkennen, dass die Exzenterfläche 21 mit der Aussparung 10 und auch der Kante 11 zu einer formschlüssigen Anlage kommt. Durch Verdrehen der Exzenterschraube 13 kommt die Exzenterfläche 21 an den Kanten 11 und an den Aussparungen 10 zur Anlage und schwenkt somit die Radträgerhalterung 5 relativ mit der Relativbewegung R um die Achskörperhalterung 16.
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3 zeigt eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Achsanordnung 1. Hierbei ist die Achskörperhalterung 16 als Massivbauteil ausgebildet. Sie weist eine Montageöffnung 9 und ein Langloch 22 zur Anordnung der Bolzenschraube 12 und der Exzenterschraube 13 auf. Vorstellbar ist im Rahmen der Erfindung auch eine hier nicht dargestellte Ausführungsvariante, bei der die Achskörperhalterung 16 als gabelförmiges Blechbauteil analog 1 ausgebildet ist und die Radträgerhalterung 5 als Massivbauteil ausgebildet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Achsanordnung
- 2
- Achskörper
- 3
- Radaufhängung
- 4
- Radträger
- 5
- Radträgerhalterung
- 6
- Oberseite
- 7
- Unterseite
- 8
- Schenkel zu 5
- 9
- Montageöffnung
- 10
- Aussparung
- 11
- Kante
- 12
- Bolzenschraube
- 13
- Exzenterschraube
- 14
- Radnabe
- 15
- Radnabenflansch
- 16
- Achskörperhalterung
- 17
- Schenkel zu 16
- 18
- Abstandhülse
- 19
- Bolzenschraubenmutter
- 20
- Exzenterschraubenmutter
- 21
- Exzenterfläche
- 22
- Langloch
- R
- Relativbewegung
