-
Die Erfindung betrifft eine Lenkachse mit einem Achskörper und einem daran gelenkig angeordneten, ein Fahrzeugrad lagernden Achsschenkel, wobei die Gelenkanordnung umfasst:
- – eine Lenkgabel aus zwei zueinander starren Gabelschenkeln,
- – eine Lenkfaust zwischen den zwei Gabelschenkeln,
- – einen die Achse der Gelenkanordnung bildenden, ein- oder mehrteiligen Lenkbolzen, und
- – eine Rückstelleinrichtung aus einer ersten, zu der Lenkgabel drehfesten Wellendruckscheibe und einer daran abgestützten zweiten, zu der Lenkfaust drehfesten Wellendruckscheibe.
-
Eine Lenkachse mit diesen Merkmalen ist aus der
EP 0 246 461 B1 bekannt. Die Rückstelleinrichtung aus einer zu der Lenkgabel drehfesten ersten Wellendruckscheibe und einer zu der Lenkfaust drehfesten zweiten Wellendruckscheibe ist bei dieser Lenkachse zwischen der Lenkfaust und dem unteren Gabelschenkel der Lenkgabel angeordnet. Im Fahrbetrieb kann Feuchtigkeit und Schmutz an die Rückstelleinrichtung gelangen, und insbesondere in den hochbelasteten Kontaktbereich der beiden Wellendruckscheiben. Bei unzureichender Schmiermittelversorgung kommt es zudem zu einem vorschnellen Verschleiß an diesen Druckflächen. Daher ist eine häufige Wartung mit einem genauen Einhalten der vorgegebenen Wartungsintervalle erforderlich.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit einer Rückstelleinrichtung aus einer ersten und einer zweiten Wellendruckscheibe versehene Lenkachse zu schaffen, die besonders wartungsarm ist.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Lenkachse mit den eingangs angegebenen Merkmalen vorgeschlagen, dass die Wellendruckscheiben in einer Ausnehmung in einem der beiden Gabelschenkel angeordnet sind.
-
Erreicht wird so eine in besonderer Weise geschützte Anordnung der die Rückstelleinrichtung bildenden Wellendruckscheiben. Durch deren Anordnung in einer Ausnehmung in einem der Gabelschenkel gelangt im Fahrbetrieb weniger Feuchtigkeit und Schmutz in diesen Bereich, und insbesondere an die Druck- bzw. Kontaktflächen der beiden Wellendruckscheiben.
-
Mit einer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Ausnehmung, welche vorzugsweise in axialer Verlängerung des Lenkbolzens angeordnet ist, dem Lenkbolzen abgewandt vollkommen verschlossen ist. Auf diese Weise wird ein Austreten von Schmierfett bzw. Fett aus der Rückstelleinrichtung, aber auch aus einem oberhalb angeordneten Gleit- oder Wälzlager verhindert. Das Verschließen erfolgt zum Beispiel durch eine Platte, die lösbar an dem Gabelschenkel befestigt ist. Von zusätzlichem Vorteil ist es, zwischen der Platte und der Öffnung in dem Gabelschenkel eine Dichtung anzuordnen.
-
Mit einer anderen Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die untere Wellendruckscheibe von innen gegen die Platte abgestützt ist. Vorzugsweise ist diese Wellendruckscheibe gegenüber der Platte drehgesichert, etwa durch korrespondierende Formschlussstrukturen an der Wellendruckscheibe und an der Platte.
-
Mit einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der Lenkbolzen untere und obere Lenkzapfen umfasst, die als separate Bauteile ausgebildet sind, wobei der untere Lenkzapfen drehbar in dem einen Gabelschenkel, und der obere Lenkzapfen drehbar in dem anderen Gabelschenkel angeordnet ist, und wobei die eine der beiden Wellendruckscheiben axial gegen den unteren Lenkzapfen abgestützt ist, und gegenüber diesem drehfest ist.
-
Eine weitere Ausgestaltung ist gekennzeichnet durch korrespondierende Formschlussstrukturen an der Wellendruckscheibe und dem unteren Lenkzapfen.
-
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung bestehen die beiden Wellendruckscheiben aus einem Sintermetall. Formteile aus Sintermetall sind aufgrund ihres Herstellverfahrens pass- und formgenau und müssen daher nicht nachbearbeitet werden. Zudem können dem gesinterten Material gleitfördernde Zusätze beigegeben werden. Wegen der porösen mikroskopischen Struktur des Sintermetalls ist dessen Tränkung mit einem geeigneten Gleitmittel möglich. Das Gleitmittel, vorzugsweise Öl, dringt in die Poren an der Oberfläche des Sintermetalls ein und führt so zu einem besonders reibungsarmen Kontakt an den wellenförmig gegeneinander abgestützten Kontakt- bzw. Druckflächen der beiden Wellendruckscheiben.
-
Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen. In diesen ist eine bevorzugte Ausführungsform der Lenkachse dargestellt, und es zeigen:
-
1 eine Draufsicht auf eine Lenkachse im Bereich der Gelenkanordnung;
-
2 eine Untersicht auf die Lenkachse im Bereich der Gelenkanordnung;
-
3 einen Vertikalschnitt durch die Gelenkanordnung entsprechend der in 2 eingetragenen Schnittebene III-III;
-
4 einen Horizontalschnitt entsprechend der in 3 bezeichneten Schnittebene IV-IV;
-
5 die wichtigsten Einzelteile der Gelenkanordnung, wobei diese vereinzelt wiedergegeben sind.
-
Die Erläuterung der Erfindung erfolgt im Folgenden anhand einer gezogenen, d. h. nicht-angetriebenen Nachlauf-Lenkachse, wie sie häufig in Fahrzeuganhängern zum Einsatz kommt, wobei sowohl bei Zweiachsaggregaten, als auch bei Dreiachsaggregaten nur die in Fahrtrichtung hinterste Achse üblicherweise eine Lenkachse ist. Die 1 und 2 zeigen nur das eine Ende einer Nachlauf-Lenkachse. An dem anderen Ende ist, bezogen auf die Fahrzeug-Mittellinie, die Lenkachse symmetrisch gestaltet.
-
Ein Achskörper 1 in Gestalt eines sich über den größten Teil der Fahrzeugbreite erstreckenden Achsrohrs ist auf beiden Fahrzeugseiten über einen nicht dargestellten Achslenker sowie den Luftbalg einer Luftfederung gegenüber dem Fahrzeugchassis abgestützt. An jedem Ende des rohrförmigen Achskörpers 1 ist, in Fahrtrichtung verkröpft, eine Lenkfaust 10 starr befestigt. Diese bildet zusammen mit einem daran um eine vertikale Schwenkachse A schwenkbar gelagerten Lenkgabel 6 eine den Lenkausschlag des Fahrzeugrades bestimmende Gelenkanordnung 2. Das zentrale Element der Gelenkanordnung 2 ist ein Lenkbolzen 5, welcher die im Wesentlichen vertikale Schwenkachse A der Lenkachse definiert, um die herum der Lenkausschlag erfolgt. Der Lenkbolzen 5 ist hier aus mehreren Elementen bzw. Einzelteilen zusammengesetzt.
-
Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Achskörper 1 durchgehend von der einen bis zur anderen Fahrzeugseite. Die Erfindung lässt sich jedoch auch bei einer Einzelradaufhängung mit getrennten Achskörpern 1 auf beiden Fahrzeugseiten realisieren.
-
Die vorzugsweise geschmiedete Lenkgabel 6 setzt sich aus einem unteren Gabelschenkel 6A und einem dazu starren oberen Gabelschenkel 6B zusammen. An der Lenkgabel 6 ist, vorzugsweise mit angeschmiedet, der Achsschenkel 3 sowie ein Bremsträger 4 für die Radbremse ausgebildet. Die Gelenkgabel 6 ist gelenkig mit einer quer zur Fahrtrichtung angeordneten Lenkstange 7 verbunden. Auf dem Achsschenkel 3 ist über Wälzlager das jeweilige Fahrzeugrad drehbar gelagert. Der Lenkbolzen 5 ist, im Vergleich zum Achskörper 1 und zum Achsschenkel 3, in Fahrzeuglängsrichtung versetzt angeordnet.
-
Gemäß 3 befindet sich die Lenkfaust 10 zwischen den beiden Gabelschenkeln 6A, 6B der Lenkgabel 6. Zur schwenkbaren Lagerung der Lenkgabel 6 und damit des Achsschenkels 3 an der Lenkfaust 10 sind die Gabelschenkel 6A, 6B jeweils mit zueinander fluchtenden, durchgehenden Öffnungen versehen. Bei diesen Öffnungen handelt es sich um Bohrungen, in die Lagerbuchsen 8A, 8B eines Gleitlagers eingepresst sind. Die mit Schmiermitteltaschen versehenen inneren Mantelflächen der vorzugsweise aus Messing bestehenden Lagerbuchsen 8A, 8B bilden den einen Gleitpartner des Gleitlagers. Den anderen Gleitpartner des Gleitlagers bilden die zylindrisch bearbeiteten Außenseiten von Lenkzapfen 11, 12.
-
Die Gleitlager 8A, 8B sind nach innen, d. h. zu der Lenkfaust 10 hin, durch Wellendichtringe 19 abgedichtet, so dass aus dem Bereich der Lenkfaust 10 keine Feuchtigkeit und kein Schmutz an die Gleitlager 8A, 8B gelangen kann.
-
Die zwei Lenkzapfen 11, 12 bilden, gemeinsam mit einem zentralen Schraubbolzen 15, den Lenkbolzen 5 der Lenkachse. Die Lenkzapfen 11, 12 sind starr mit der Lenkfaust 10 verbunden, wobei sich der untere Lenkzapfen 11 in der Öffnung bzw. Bohrung des unteren Gabelschenkels 6A befindet und darin über die Gleitlagerbuchse 8A gelagert ist, während der obere Lenkzapfen 12 in der Öffnung bzw. Bohrung des oberen Gabelschenkels 6B angeordnet ist und darin über die andere Gleitlagerbuchse 8B gelagert ist. Über Schmiernippel lassen sich die beiden Gleitlager 8A, 8B mit Schmierstoff versorgen.
-
Anstelle der Gleitlager bzw. der Lagerbuchsen 8A, 8B können für die Lagerung der Lenkzapfen 11, 12 auch Wälzlager, z.B. Kegelrollen-Wälzlager zum Einsatz kommen, die in die Bohrungen in den Gabelschenkeln 6A, 6B eingesetzt sind.
-
Die Lenkfaust 10 weist eine nach unten gerichtete erste Stirnseite 21 und eine dieser abgewandte zweite Stirnseite 22 auf. Der obere Lenkzapfen 12 ist unter Zwischenlage einer Dichtung 25B gegen die zweite Stirnseite 22 abgestützt, und zwar kraft- bzw. reibschlüssig. Der untere Lenkzapfen 11 ist, ebenfalls unter Zwischenlage einer Dichtung 25A, gegen die Stirnseite 21 abgestützt, wobei im Abstützbereich zusätzlich Formschlussstrukturen 23 ausgebildet sind, die sicherstellen, dass der untere Lenkzapfen 11 in jedem Fall drehfest gegenüber der Lenkfaust 10 ist.
-
Im unteren Bereich ist die Gelenkanordnung
2 mit einer Rückstelleinrichtung
33 versehen. Diese setzt sich zusammen aus einer ersten, zu der Lenkgabel
6 drehfesten Wellendruckscheibe
33A und einer daran abgestützten zweiten, zu der Lenkfaust
10 drehfesten Wellendruckscheibe
33B. Der Grundaufbau solcher Wellendruckscheiben ist aus der
EP 0 246 461 B1 bekannt.
-
Die Wellendruckscheiben 33A, 33B befinden sich vollständig in einer vorzugsweise zylindrischen Ausnehmung 34 in dem unteren Gabelschenkel 6A. Die Ausnehmung 34 ist in axialer Verlängerung des unteren Lenkzapfens 11 des Lenkbolzens angeordnet. Der Durchmesser der Ausnehmung 34 ist größer als der Durchmesser der sich oberhalb anschließenden Bohrung, in der das untere Gleitlager 8A sitzt.
-
Die Ausnehmung 34 ist, dem Lenkbolzen abgewandt, durch eine Platte 40 verschlossen. Diese bildet einen stabilen Deckel und ist mittels mehrerer Schrauben 41 lösbar von unten gegen den Gabelschenkel 6A befestigt. Zusätzlich ist zwischen der Platte 40 und der Durchgangsöffnung des Gabelschenkels 6A eine Dichtung 42A angeordnet, so dass im Bereich der Platte 40 weder Schmutz, noch Feuchtigkeit zu der Rückstelleinrichtung 33 mit den beiden Wellendruckscheiben 33A, 33B und zu dem Gleitlager 8A dringen kann. Auch von der anderen Seite her können Schmutz und Feuchtigkeit nicht eindringen, da dies der Wellendichtring 19 verhindert.
-
Die untere Wellendruckscheibe 33A ist von innen gegen die Platte 40 abgestützt. Sie ist außerdem gegenüber der Platte 40 drehgesichert, vorzugsweise durch korrespondierende Formschlussstrukturen 44 (5) an der Wellendruckscheibe 33A und an der Platte 40.
-
Die andere, obere Wellendruckscheibe 33B ist gegen die untere Stirnfläche des Lenkzapfens 11 abgestützt. Auch im Bereich dieser Abstützung sind Formschlussstrukturen 45 vorhanden (5), um eine Relativdrehung der Wellendruckscheibe 33B gegenüber dem Lenkzapfen 11 zu verhindern.
-
Die beiden Wellendruckscheiben 33A, 33B sind als Ringe gestaltet, deren zylindrischer Umfang mit keinem oder nur geringem Spiel in der ebenfalls zylindrischen Ausnehmung 34 sitzt.
-
Konstruktiv ist sichergestellt, dass die Montage der zwei Wellendruckscheiben 33A, 33B nicht in einer beliebigen Drehposition erfolgen kann, sondern nur in genau jener Drehposition, in der die Lenkachse auf Geradeausfahrt eingestellt ist. Denn die Drehposition der oberen Wellendruckscheibe 33B ist durch die Lage bzw. Anordnung der Formschlusselemente 23 und 45 eindeutig vorgegeben. Ähnlich ist die Drehposition der unteren Wellendruckscheibe 33A durch die Lage bzw. Anordnung der Formschlusselemente 44 in Verbindung mit der Drehposition des Deckels 40 vorgegeben. Diese wiederum ist verwechslungssicher vorgegeben durch die Positionen der Schraublöcher für die Schrauben 41.
-
Um die beiden Lenkzapfen 11, 12 gegen die Lenkfaust 10 abzustützen, ist ein durch die Längsöffnungen 13, 14 in den Lenkzapfen hindurchführendes und die Lenkzapfen miteinander verbindendes Zugelement vorgesehen. Als Zugelement dient der Schraubbolzen 15, der mit seinem einen Ende von außen her an dem unteren Lenkzapfen 11 abgestützt ist, und dessen anderes Ende mit einem Außengewinde 35 versehen ist, welches mit einer Gewindebohrung 14 in dem oberen Lenkzapfen 12 verschraubt ist. Diese Verschraubung führt dazu, dass, da der Schraubbolzen 15 gegen Verdrehen gesichert ist, durch Drehen des oberen Lenkzapfens 12 der Schraubbolzen 15 angezogen wird mit der Folge, dass die beiden Lenkzapfen 11, 12 gegeneinander und gegen die Lenkfaust 10 gezogen werden, so dass sich insgesamt eine starre Einheit aus Lenkfaust 10, erstem Lenkzapfen 11, zweitem Lenkzapfen 12 und dem Schraubbolzen 15 ergibt. Zum Erzielen dieser starren Einheit wird also nicht der Schraubbolzen gedreht bzw. angezogen, sondern umgekehrt der obere Lenkzapfen 12, weshalb diesem insoweit die zusätzliche Funktion einer Mutter zukommt.
-
Im Hinblick auf diese Funktion ist der Lenkzapfen 12, der Lenkfaust 10 abgewandt, mit einer Innenkontur 30 für den Eingriff eines mit einer entsprechenden Außenkontur versehenen Schraubwerkzeugs versehen. Die Innenkontur 30 ist hier wellenförmig gestaltet, und ist hier insbesondere eine TORX®-Werkzeugkontur.
-
Um nach dem Anziehen des Lenkzapfens 12 dessen Drehlage in Bezug auf den Schraubbolzen 15 zu fixieren, wird ein Formschlusselement 31 lösbar zwischen Schraubbolzen 15 und Lenkzapfen 12 eingesetzt. Das Formschlusselement 31 ist hier als ein kurzer zylindrischer Stift gestaltet (4). Dieser greift zugleich in eine Außenkontur 32 auf der Außenseite des Schraubbolzens 15, und in die wellenförmige Innenkontur 30 an dem Lenkzapfen 12 ein. Indem die Außenkontur 32 mehrfach über den Umfang des Schraubbolzens 15 vorhanden ist, lässt sich die Drehposition in relativ kleinen Winkelschritten fixieren. Zur Sicherung gegen ein axiales Lösen des Formschlusselements 31 ist dieses an einem Ring befestigt, welcher das obere Ende des Schraubbolzens 15 umgibt.
-
Von oben her ist auf den oberen Gabelschenkel 6B ein Deckel 48 aufgesetzt, und mittels mehrerer Schrauben 49 mit der Lenkgabel verschraubt. Auch hier ist zum Schutz der Lagerbuchse 8B zusätzlich eine Dichtung 42B vorhanden.
-
Innen gegen den Deckel 48 stützt sich eine Federanordnung 50 aus in Reihe geschalteten Tellerfedern ab, die andererseits den Lenkbolzen 5 beaufschlagt, indem sich die Federanordnung 50 von oben gegen den Lenkzapfen 12 abstützt. Diese Federkraft führt, neben der Kraft aus dem Gewicht des Fahrzeugs, zu einer andauernden axialen Druckbelastung an den wellenförmigen Kontaktflächen der zwei Wellendruckscheiben 33A, 33B.
-
Das untere Ende des Schraubbolzens 15 ist als ein Bolzenkopf 55 gestaltet. Für eine zumindest teilweise Aufnahme des Bolzenkopfes 55 ist ein Längsabschnitt der Längsöffnung des ersten Lenkzapfens 11 als eine radiale Erweiterung 56 ausgebildet. Um den Schraubbolzen 15 gegen Drehen zu sichern, sind der Bolzenkopf 55 ebenso wie die Erweiterung 56 in dem Lenkzapfen 11 unrund gestaltet, vorzugsweise jeweils als Mehrkante.
-
Die beiden Wellendruckscheiben 33A, 33B bestehen aus einem Sintermetall. Formteile aus Sintermetall sind aufgrund ihres Herstellverfahrens sehr pass- und formgenau und müssen daher nicht nachbearbeitet werden. Zudem ermöglicht ein gesintertes Metallbauteil eine gezielte Kombination z. B. mit gleitfördernden Zusätzen. Denn wegen der porösen Struktur des Sintermetalls ist dessen Tränkung mit einem geeigneten Gleitmittel möglich. Da zudem die Wellendruckscheiben in einem nach außen abgeschlossenen und abgedichteten Bauraum angeordnet sind, nämlich in der Ausnehmung 34, werden für die Lenkachse erhöhte Wartungsintervalle möglich.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Achskörper
- 2
- Gelenk
- 3
- Achsschenkel
- 4
- Bremsträger
- 5
- Lenkbolzen
- 6
- Lenkgabel
- 6A
- Gabelschenkel
- 6B
- Gabelschenkel
- 7
- Lenkstange
- 8A
- Lagerbuchse, Gleitlager
- 8B
- Lagerbuchse, Gleitlager
- 10
- Lenkfaust
- 11
- erster Lenkzapfen
- 12
- zweiter Lenkzapfen
- 13
- Längsöffnung
- 14
- Längsöffnung, Gewindebohrung
- 15
- Zugelement, Schraubbolzen
- 19
- Wellendichtring
- 21
- erste Stirnseite
- 22
- zweite Stirnseite
- 23
- Formschlussstruktur
- 25A
- Dichtung
- 25B
- Dichtung
- 30
- Innenkontur
- 31
- Formschlusselement
- 32
- Außenkontur
- 33
- Rückstelleinrichtung
- 33A
- Wellendruckscheibe
- 33B
- Wellendruckscheibe
- 34
- Ausnehmung
- 35
- Außengewinde
- 40
- Platte, Deckel
- 41
- Schraube
- 42A
- Dichtung
- 42B
- Dichtung
- 44
- Formschlussstruktur
- 45
- Formschlussstruktur
- 48
- Deckel
- 49
- Schraube
- 50
- Federanordnung
- 55
- Bolzenkopf
- 56
- Erweiterung
- A
- Schwenkachse
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 0246461 B1 [0002, 0026]
