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Beschrieben wird eine lenkbare Achse eines Kraftfahrzeugs, wobei die Achse ein Lenkgetriebe sowie einen Stabilisator aufweist, wobei Lenkgetriebe und Stabilisator an einem Fahrschemel festgelegt sind.
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Lenkbare Achsen der eingangs genannten Art sind bekannt. Zur Übertragung von Lenkbewegungen, die beispielsweise über ein Lenkrad vorgegeben werden, an die gelenkten Achsen werden Lenkgetriebe eingesetzt. Die Lenkungen und damit die Lenkgetriebe können nach unterschiedlichen Prinzipien aufgebaut sein, z. B. als Zahnstangenlenkungen, Kugelumlauflenkungen und dergleichen.
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Des Weiteren ist der Einsatz von Stabilisatoren in Kraftfahrzeugfahrwerken bekannt. Ein Stabilisator verbindet gegenüberliegende Räder einer Achse durch meist kurze Hebel und ein dazwischenliegendes, Rotationskräfte übertragendes Element. Diese Elemente sind häufig teilweise federelastisch und z. B. als Drehstabfeder ausgebildet. Bei Anheben eines Rades relativ zur Kraftfahrzeugkarosserie, also beim Einfedern, wird über eine dabei über den kurzen Hebel erfolgende Verdrehung des Stabilisators relativ zur Kraftfahrzeugkarosserie das gegenüberliegende Rad ebenfalls angehoben. Dies kommt z. B. in der Kurvenfahrt aufgrund der dynamischen Kräfte an den kurvenäußeren Rädern vor. Beim Absenken eines Rades, also beim Ausfedern, findet der Prozess in umgekehrter Richtung statt. Bei einem gleichzeitigen Ein- oder Ausfedern beider Räder, z. B. beim Überfahren einer Bodenwelle, tritt der Stabilisator nicht in Aktion. Die Stabilisatoren bewirken also ein gleichzeitiges Absenken oder Anheben beider Räder einer Achse und vermindern somit Rollbewegungen um eine Fahrzeuglängsachse. Stabilisatoren vermindern somit das Wanken des Fahrzeugaufbaus bei Kurvenfahrt und tragen zur Fahrstabilität des Kraftfahrzeuges bei.
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Lenkgetriebe und Stabilisatoren sind oft an einem Fahrschemel angeordnet. Fahrschemel sind Hilfsrahmen, die vorwiegend bei Kraftfahrzeugen mit selbsttragender Karosserie regelmäßig eingesetzt werden. An den Fahrschemeln sind aufbauseitige Anlenkpunkte für die Radaufhängungen und Fahrwerke vorgesehen, an Fahrschemeln von gelenkten Rädern meist auch Anlenkpunkte für Lenkungskomponenten, unter anderem auch Lenkgetriebe. Auch Stabilisatoren können als Teile des Fahrwerks am Fahrschemel angeordnet sein.
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Es ist mithin bekannt, Lenkgetriebe und Stabilisator unabhängig voneinander an Fahrschemeln festzulegen. Diese unabhängige Anordnung von Lenkgetriebe und Stabilisator an Fahrschemeln bewirkt einen hohen Bauraumbedarf, da jeweils Befestigungen für Lenkgetriebe und Stabilisator notwendig sind und zudem die Komplexität, dass Lenkgetriebe und Stabilisator derart angeordnet werden müssen, dass sie in keiner Situation, insbesondere in keiner Fahrsituation, kollidieren können.
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Somit stellt sich die Aufgabe, eine lenkbare Achse der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass eine platzsparende Anordnung der Bestandteile einer lenkbaren Achse eines Kraftfahrzeugs an einem Fahrschemel möglich ist. Zusätzlich soll eine Einsparung von Teilen und damit eine Massenreduzierung erreicht werden.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine lenkbare Achse gemäß Anspruch 1. Weitere Ausgestaltungen der in Anspruch 1 beschriebenen lenkbaren Achse sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegend beschriebene lenkbare Achse eines Kraftfahrzeugs weist ein Lenkgetriebe und einen Stabilisator auf. Das Lenkgetriebe ist von einem entsprechenden Eingabemittel, beispielsweise einem Lenkrad, betätigbar. Mit Hilfe des Lenkgetriebes werden die Lenkkräfte auf die Radaufhängungen und Räder übertragen und damit die Räder der Achse bei Lenkbewegungen gegenüber der Kraftfahrzeugkarosserie verschwenkt.
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Das Lenkgetriebe ist an einem Fahrschemel festgelegt. Der Fahrschemel kann je nach Ausgestaltung einen Rahmen bzw. Hilfsrahmen zur Aufnahme von Lenk- und Fahrwerkskomponenten und von diesen im Betrieb ausgeübten Kräften bilden. Solche sind insbesondere bei selbsttragenden Karosserien hilfreich. Entsprechende Fahrschemel können viele fahrdynamische Kräfte ableiten, wodurch Belastungen auf die Karosserie des Kraftfahrzeugs reduziert werden.
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Der Stabilisator erstreckt sich zwischen zwei Radaufhängungen und ist an diesen angeordnet. Der Stabilisator ist des Weiteren an dem Fahrschemel festgelegt. Der Stabilisator kann an mehreren Punkten mit dem Fahrschemel festgelegt sein. Der Stabilisator kann nach unterschiedlichen Funktionsprinzipien arbeiten. Ein mögliches solches Prinzip ist das einer Drehstabfeder. Eine Drehstabfeder ist ein Stab mit fester Einspannung an beiden Enden, wobei die befestigten Bauteile gegeneinander eine Schwenkbewegung um eine Drehachse ausführen können.
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Bei der hier beschriebenen lenkbaren Achse sind eine Befestigung von Stabilisator und Lenkgetriebe an dem Fahrschemel in einer Projektion übereinanderliegend angeordnet. Sollte der Stabilisator an mehreren Punkten am Lenkschemel festgelegt sein, bezieht sich dies auf zumindest einen der Festlegungsorte.
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Auf diese Weise sind jeweilige Anlenkpunkte von Lenkgetriebe und Stabilisator am Fahrschemel in der entsprechenden Projektion übereinanderliegend angeordnet, wodurch sich der Bauraumbedarf zur Festlegung dieser Fahrwerkskomponenten der lenkbaren Achse reduziert. Dadurch kann darüber hinaus verhindert werden, dass sich relativ zueinander bewegliche Bauteile von Lenkgetriebe und Stabilisator im Betrieb berühren können. Zudem können die Fahrwerkskomponenten durch eine derartige Anordnung stärker räumlich konzentriert werden, was zum einen mögliche Torsionskräfte auf Bestandteile des Fahrwerksschemels im Bereich der Befestigungen von Stabilisator und Lenkgetriebe reduziert und zum anderen den Fahrschemel dadurch zusätzlich stabilisieren kann.
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Gemäß einer ersten möglichen weiterführenden Ausgestaltung der lenkbaren Achse kann vorgesehen sein, dass Stabilisator und Lenkgetriebe mittels gemeinsamer Anlenkpunkte an dem Fahrschemel festgelegt sind. Solche Anlenkpunkte können unter anderem als Bohrungen, Stehbolzen oder dergleichen ausgebildet sein. Der Stabilisator teilt sich mit dem Lenkgetriebe in dieser Ausgestaltung eine Befestigung an dem Fahrschemel. Somit kann der Herstellaufwand für einen entsprechenden Fahrschemel reduziert werden, da dieselben Anlenkpunkte zur Festlegung von Stabilisator und gleichzeitig von jeweiligem Lenkgetriebe verwendet werden können.
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Gemäß einem weiterführenden Aspekt kann die kombinierte Befestigung von Lenkgetriebe und Stabilisator über zumindest eine gemeinsame Verbindung hergestellt werden. Die Verbindung kann Stabilisator und jeweiliges Lenkgetriebe zusammen an den jeweiligen Fahrschemel festlegen. Gleichzeitig werden Montage, Demontage und Wartung der lenkbaren Achse erleichtert.
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Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung kann die gemeinsame Verbindung durch Bolzen hergestellt werden. Bolzen eignen sich gut zur Festlegung von Bauteilen, die in einer Projektion übereinanderliegend angeordnet sind, da sie meist eine axiale Montage erlauben. Bolzen sind häufig eingesetzte Bauteile, die es zudem in ausreichender Länge und ausreichender Stabilität gibt.
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Bolzen können in manchen Ausgestaltungen Schraubbolzen oder Schrauben sein.
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Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der oder die Bolzen als Durchsteckverbindung ausgeführt und durch den jeweiligen Fahrschemel hindurch geführt sind. Dies erlaubt es, den Fahrschemel durch den oder die den Fahrschemel durchragenden Bolzen zusätzlich zu stabilisieren und dadurch den Fahrschemel so auszulegen, dass der oder die Bolzen zur Erreichung der notwendigen Betriebsfestigkeit benötigt werden. Somit lässt sich Material sparen, was das Fahrzeuggewicht senkt. Zudem wird eine rückwärtige Festlegung des Bolzens ermöglicht, was die Montage erleichtert.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Stabilisator am Lenkgetriebe anliegt. Auf diese Weise kann der Bauraum in Projektionsrichtung minimiert werden. Zudem lassen sich durch gemeinsam verwendete Flächen Material sparen, was das Gewicht reduziert.
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Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass in dem Fahrschemel Aufnahmen für Lenkgetriebe und/oder Stabilisator ausgeformt sind. Dadurch kann der zum Aufbau notwendige Bauraum weiter reduziert werden. Zudem lassen sich Kraftflüsse optimieren.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der lenkbaren Achse können Stabilisator und/oder Lenkgetriebe mittels Schellen an dem Fahrschemel festgelegt sein. Entsprechende Schellen lassen sich gut mit Bolzen kombinieren und erlauben eine einfache Montage und Wartung einer entsprechenden lenkbaren Achse.
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Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Lenkgetriebe ein Gehäuse aufweist, mittels welchem es an dem Fahrschemel festgelegt ist. Das Lenkgetriebegehäuse kann entsprechende Getriebekomponenten kapseln und Getriebekräfte aufnehmen und in den Fahrschemel ableiten.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der lenkbaren Achse kann vorgesehen sein, dass der Stabilisator mittels eines Elastomerlagers an dem Fahrschemel festgelegt ist. Auf diese Weise können in den Stabilisator eingeleitete Stöße gedämpft werden und deren Übertragung auf die Kraftfahrzeugkarosserie reduziert werden. Dies trägt zur Beruhigung des Fahrwerks sowie zur Reduzierung der Betriebsgeräusche bei.
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In einer weiteren Ausgestaltung der lenkbaren Achse kann das Elastomerlager durch die Montage gespannt werden. Auf diese Weise kann das Elastomerlager an dem Fahrschemel festgelegt werden, was die Montage des Stabilisators erleichtert.
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In einer weiteren möglichen Weiterbildung kann das Elastomerlager des Stabilisators am jeweiligen Lenkgetriebe anliegen. Dies erleichtert die Montage der lenkbaren Achse.
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In einer Ausgestaltung kann das Elastomerlager des Stabilisators durch die Montage gegen das jeweilige Lenkgetriebe gepresst werden, wodurch der Stabilisator bauraumoptimiert zusammen mit dem jeweiligen Lenkgetriebe festlegbar ist.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann der Stabilisator als Rohrstabilisator ausgeführt sein. Entsprechende Rohrstabilisatoren sind aufgrund des hohlen Inneren gegenüber Stabilisatoren aus Vollmaterial gewichtssparender.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung kann der Fahrschemel aus Leichtmetall hergestellt sein. Dies spart Gewicht und lässt sich mit der erfindungsgemäßen Anordnung von Stabilisator und Lenkgetriebe in einer Projektion übereinanderliegend gut kombinieren, da das Lenkgetriebe den Fahrschemel versteift.
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Gemäß einem Aspekt kann unter Verwendung von Durchsteckbolzen, die auch den Fahrschemel durchragen, ein Fahrschemel aus Leichtmetall durch den Bolzen stabilisiert werden.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale bilden für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Dabei zeigen schematisch:
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1 eine Draufsicht auf eine Befestigung des Stabilisators und eines Lenkgetriebes an einem Fahrschemel;
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2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie A-A aus 1 auf eine erste Ausführungsform einer lenkbaren Achse;
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3a eine lenkbare Achse aus dem Stand der Technik;
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3b eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts aus 3a;
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4 eine zweite Ausführungsform einer lenkbaren Achse in einem Schnitt sowie
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5 eine Schnittdarstellung durch eine dritte Ausführungsform der lenkbaren Achse.
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In den nachfolgenden Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine Draufsicht auf einen Ausschnitt auf eine lenkbare Achse 2 mit einem Fahrschemel 4, auf dem ein Stabilisator 6 sowie ein Lenkgetriebe 8 angeordnet sind.
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In der dargestellten Draufsicht sind Lenkgetriebe 8 und Stabilisator 6 übereinanderliegend an dem Fahrschemel 4 angeordnet. Zur Festlegung von Lenkgetriebe 8 und Stabilisator 6 sind zwei Schrauben 10 vorgesehen.
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Das Lenkgetriebe 8 weist ein Lenkgetriebegehäuse 12 auf, in dem bewegliche Bauteile des Lenkgetriebes 8 gekapselt sind. Das Lenkgetriebegehäuse 12 weist Flansche 14 auf, die Bohrungen zur Durchführung der Schrauben 10 besitzen.
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2 zeigt einen Querschnitt entlang der Schnittlinie A-A aus 1.
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In dem Lenkgetriebgehäuse 12 ist eine Zahnstange 16 angeordnet, die relativ zu dem Lenkgetriebegehäuse 12 beweglich ist.
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Der Stabilisator 6 weist eine Drehstabfeder 18 auf, die in einem Elastomerlager 20 gelagert ist. Zur Festlegung des Stabilisators 6 ist eine Stabilisatorschelle 22 vorgesehen.
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Die Stabilisatorschelle 22 weist Flansche 24 auf, in denen Bohrungen 26 angeordnet sind, die mit Bohrungen 28 des Lenkgetriebegehäuses 12 übereinanderliegend angeordnet sind und durch die die Schrauben 10 gesteckt sind.
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Der Fahrschemel 4 ist als Hohlkörper aufgebaut und weist eine obere Fahrschemelwand 30 auf, in der Bohrungen 32 angeordnet sind, durch die die Schrauben 10 gesteckt sind. Auf der Innenseite des Fahrschemels 4 sind auf den Schrauben 10 Muttern 34 angeordnet, mit Hilfe derer Stabilisator 6 und Lenkgetriebe 8 verschraubt sind. Auf diese Weise lassen sich Stabilisator 6 und Lenkgetriebe 8 mit denselben Befestigungsmitteln, vorliegend Schrauben 10, an dem Fahrschemel 4 festgelegt.
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In dem Fahrschemel 4 ist des Weiteren eine nutartige Vertiefung 36 ausgeformt, in welcher Raum für den Stabilisator 6 gebildet wird. Der Stabilisator 6 liegt somit bauraumoptimiert vertieft in dem Fahrschemel 4.
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3a zeigt eine perspektivische Ansicht einer aus dem Stand der Technik bekannten lenkbaren Achse 38.
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Die lenkbare Achse 38 weist einen Fahrschemel 40 auf. Der Fahrschemel 40 weist zwei Fahrschemellängsträger 42, 44 auf, an deren Enden ein Stabilisator 46 sowie ein Lenkgetriebe 48 angeordnet sind. Der Stabilisator 46 ist mit seinen Enden an Radaufhängungen 52, 54 festgelegt. An den Radaufhängungen sind Federbeine 56, 58 abgestützt.
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Der Fahrschemel 40 bildet zusammen mit den anderen dargestellten Bauteilen einen geschlossenen Rahmen, der im Betrieb eines Kraftfahrzeuges große Teile der Fahrwerkskräfte aufnehmen kann.
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An der lenkbaren Achse 38 sind noch weitere Aggregate angeordnet, beispielsweise Radnaben, Querlenker, Längslenker, Motoren und dergleichen, die vorliegend nicht detaillierter beschrieben sind.
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3b zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Darstellung aus 3a im Bereich des Endes des Fahrschemellängsträger 42.
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In der Vergrößerung ist zu erkennen, dass ein Lager 60 des Stabilisators 46 mittels Schrauben 62 am Fahrschemel 42 festgelegt ist. Das Stabilisatorlager 60 ist schellenartig ausgebildet. Das Lenkgetriebe 48 ist über sein Gehäuse mit einer Schraube 64 an dem Fahrschemel 42 festgelegt.
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Die Festlegung von Lenkgetriebe 48 und Stabilisator 46 an dem Fahrschemel 42 wird an unterschiedlichen Orten vorgenommen.
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Dadurch wird einerseits viel Platz verbraucht und andererseits erfordert die Anordnung, dass der Stabilisator um Komponenten der Lenkung herum geführt wird, was eine komplexe und schwierig herstellbare Form bedingt. Darüber hinaus ist die Anordnung hinsichtlich des Platzbedarfs ineffizient.
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4 zeigt eine zweite Variante einer lenkbaren Achse 2'.
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Im Unterschied zur ersten Ausführungsform wird in dieser Variante auf die Verwendung einer Schelle für den Stabilisator 6 verzichtet. Stattdessen wird das Elastomerlager 20 direkt in die nutartige Vertiefung 36 des Fahrschemels 4 eingesetzt.
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Ein Festlegen des Elastomerlagers 20 wird durch Einklemmen und Verspannen mittels des Lenkgetriebegehäuses 12 beim Festlegen des Lenkgetriebes 8 mittels der Schrauben 10 am Fahrschemel 4 vorgenommen.
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5 zeigt eine weitere Variante einer lenkbaren Achse 2''.
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Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß 4 ist hier eine Durchsteck-Schraubverbindung 66 vorgesehen, bei der ein Schraubbolzen 68 durch den kompletten Fahrschemel 4 von der oberen Fahrschemelwand 30 zu einer unteren Fahrschemelwand 70 geführt ist. Der Schraubbolzen 68 wird in einer Vertiefung 72 der unteren Fahrschemelwand 70 verschraubt.
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Zur Durchführung des Schraubbolzens 68 ist eine Hülse 74 vorgesehen. Diese Variante kann den Fahrschemel 4 stabilisieren und zudem einfacher zu montieren sein, als bei einer in dem Fahrschemel 4 angeordnet Mutter, wie in den vorherigen Ausführungsformen.
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Obwohl der Gegenstand im Detail durch Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 2, 2', 2''
- Lenkbare Achse
- 4
- Fahrschemel
- 6
- Stabilisator
- 8
- Lenkgetriebe
- 10
- Schraube
- 12
- Lenkgetriebegehäuse
- 14
- Flansch
- 16
- Zahnstange
- 18
- Drehstabfeder
- 20
- Elastomerlager
- 22
- Stabilisatorschelle
- 24
- Flansch
- 26
- Bohrung
- 28
- Bohrung
- 30
- Obere Fahrschemelwand
- 32
- Bohrung
- 34
- Mutter
- 36
- nutartige Vertiefung
- 38
- Lenkbare Achse
- 40
- Fahrschemel
- 42, 44
- Fahrschemel
- 46
- Stabilisator
- 48,
- Lenkgetriebe
- 52, 54
- Radaufhängung
- 56, 58
- Federbeine
- 60
- Stabilisatorlager
- 62, 64
- Schraube
- 66
- Durchsteckschraubverbindung
- 68
- Schraubbolzen
- 70
- Untere Fahrschemelwand
- 72
- Vertiefung
- 74
- Hülse
