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Die Erfindung betrifft eine Montagehilfe und ein Montageverfahren für eine Achse mit den Merkmalen des Hauptanspruchs.
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Eine solche Achse ist aus der
DE 20 2011 103 222 U1 bekannt. Sie weist ein äußeres Achsrohr auf, an dem an beiden Enden ein innerer Achskörper eingesteckt ist, wobei zwischen dem Achsrohr und dem Achskörper Gummischnüre eingelegt sind. Hierdurch wird eine sogenannte Gummifederachse gebildet, bei der die Federwirkung durch eine Quetschverformung der Gummischnüre erzeugt wird. Bei der vorbekannten Achse sind der innere Achskörper und der Schwinghebel als einteiliges Blech- und Biegeteil ausgebildet. Bei der Herstellung der Achse werden die Achskörper mit den Gummischnüren in das Achsrohr eingepresst, wobei die Gummischnüre in Montagelage bis zum Frontende des äußeren Achsrohrs reichen und ggf. auch axial über das Frontende nach außen vorstehen.
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Die
GB 2 176 869 A zeigt eine andere Gummifederachse, bei der die Gummischnüre versenkt und mit einer größeren axialen Distanz zum Frontende des äußeren Achsrohrs montiert sind, wobei der im Querschnitt prismatische Achskörper mit einem Schalenlager am Frontende des Achsrohrs gelagert ist und ebenfalls einen axialen Abstand zu den Gummischnüren aufweist. Der Achskörper wird mit einem Splint axial am Achsrohr gehalten.
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Bei der
US 6,588,778 B1 wird der Achskörper über mehrere elastomere Lagerringe am umgebenden Achsrohr einer Gummifederachse gelagert.
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Die
DE 66 03 559 U1 lehrt die direkte Fixierung von Gummischnüren mit Nieten oder Nägeln am Achsrohr einer Gummifederachse.
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Bei der aus der
DE 17 82 555 U1 bekannten Gummifederachse werden im Achsrohr ringförmige Federelemente auf dem Achskörper aufgezogen und axial zwischen einer inneren Scheibe und einer äußeren Spannlasche eingespannt, wobei die Spannlasche am Chassis angeschraubt wird.
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Die
DE 10 2007 044 973 A1 offenbart eine stirnseitige Quetschfixierung der Gummischnüre einer Gummifederachse am Frontende des Achsrohrs, das zu diesem Zweck örtlich verformt wird. Die Gummischnüre ragen zum Teil axial aus dem Achsrohr.
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Bei der Gummifederachse der
FR 2 297 149 A werden die im Achsrohr eingesteckten Gummischnüre mit endseitig angeformten radialen Anschlägen außen am Frontende des Achsrohrs axial gehalten.
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Aus der Praxis sind andere Gummifederachsen bekannt, bei denen der innere Achskörper und der Radschwinghebel einteilig oder mehrteilig ausgebildet sind. Bei mehrteiligen Lösungen sind der Achskörper und der Schwinghebel durch Schweißen oder auf andere Weise miteinander verbunden, wobei an der Verbindungsstelle der Schwinghebel den Achskörper umgreift und einen radialen Bund bildet.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Montagemöglichkeiten für eine Achse zu verbessern.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruch.
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Die beanspruchte Montagetechnik, d.h. die Montagehilfe und das Montageverfahren, haben den Vorteil, dass sie für eine definierte Lage der ein oder mehreren gummielastischen Federelemente innerhalb des äußeren Achsrohrs sorgen können. Insbesondere können die Enden des oder der gummielastischen Federelemente von einem Frontende des Achsrohrs nach innen axial distanziert werden. Dies hat den Vorteil, dass bei einem Einfedern der Achse das auf Quetschung belastete Federeelement trotz seiner quetschbedingten axialen Verlängerung innerhalb des Achsrohrs bleibt. Ein etwaiges Austreten des Federelements aus dem Frontende und ein Verhaken des besagten Endes am Rand des Achsrohrs bei Entlastung der Achse können zuverlässig verhindert werden.
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Durch die Montagehilfe können weitere mit einem Herauswandern der Federeelement bzw. Gummischnüre verbundene Nachteile vermieden werden. Dies betrifft einerseits die Meidung negative Auswirkungen auf das Spur- und/oder Sturz-Verhalten und anderseits den Verlust an wirksamer Federung/Dämpfung der Achse. Dank der Montagehilfe und der damit verbundenen Funktionssicherung der Federelemente können auch kürzere Gummis eingesetzt werden, was weniger Kosten bedeutet.
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Die Montagehilfe hat ferner den Vorteil einer einfachen Ausbildung und Handhabung. Die bevorzugt als loser Stützring ausgebildete Montagehilfe kann zwischen dem Achsrohr (3) und dem inneren Achskörper (4) montiert werden. Sie kann z.B. auf den inneren Achskörper gesteckt werden. Dies kann vor dessen Montage im Achsrohr geschehen. Anderseits können auch das oder die Federelement(e) zunächst mit der Montagehilfe im Achsrohr eingesetzt und und vorpositioniert werden, wobei anschließend der Achskörper eingepresst und durch den Stützring gesteckt wird. Zusätzliche Bearbeitungen oder Verformungen des Achskörpers oder des Achsrohrs und der damit verbundene Arbeits- und Kostenaufwand sind entbehrlich.
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Der Stützring kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein, wobei er im zweiten Fall aus mehreren Bogenabschnitten zusammengesetzt werden kann. Der Stützring kann als loses Teil ausgebildet sein. Er kann zur Distanzbildung in das Achsrohr partiell eintauchen. Eine Formanpassung des Stützrings an den Achskörper, insbesondere an dessen Federaufnahme(n) verhindert ein unerwünschtes Verdrehen.
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Die Montageart ist beliebig wählbar. Der Stützring kann vor dem Einpressen des inneren Achskörpers in das Achsrohr eingeführt oder umgekehrt zuerst auf den Achskörper aufgesteckt und beim Einpressen mit diesem mitgeführt werden.
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Der Stützring kann einerseits über Distanzelemente, insbesondere Stützplatten, die ein oder mehreren Federelemente um das gewünschte Maß vom Frontende des äußeren Achsrohrs distanzieren. Andererseits kann er in seiner Lage durch ein oder mehrere Anschlagelemente gesichert werden, die am besagten Rohrende anliegen und sich andererseits in Gegenrichtung an einem Schwinghebel abstützen können. Das oder die Anschlagelemente können insbesondere in einem Spalt zwischen dem Schwinghebel und dem besagten Frontende gehalten sein.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung können ein oder mehrere Federelemente, insbesondere Gummischnüre, mit dem Stützring, insbesondere mit dessen ein oder mehreren Distanzelementen, fest verbunden sein. Dies hat fertigungs- und montagetechnische Vorteile. Insbesondere kann über den ggf. geführten Stützring eine gleiche axiale Montagelage aller Federelemente erreicht werden. Das oder die am Stützring gehaltenen Federelemente können vorab im Achsrohr gemeinsam eingeführt und axial sowie in Umfangsrichtung vorpositioniert werden, wobei sie vom anschließend eingeführten Achskörper auf Zug belastet und dabei vom Stützring gehalten werden, der sich seinerseits durch Anschlag am Achsrohr abstützt.
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In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigen
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1: eine perspektivische Ansicht einer Achse mit einer Montagehilfe,
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2: eine Detailansicht der Achse gemäß Schnittlinie II-II von 1,
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3 und 4: eine abgebrochene perspektivische Ansicht und einen Längsschnitt durch ein Achsende und eine Montagehilfe gemäß 1,
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5 und 6: eine Variante zu 3 und 4 mit einer anderen Ausbildung eines Achskörpers und eines Schwinghebels,
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7 und 8: verschiedene perspektivische Ansichten einer als Stützring ausgebildeten Montagehilfe und
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9 und 10: eine Seiten- und Stirnansicht des Stützrings von 7 und 8.
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Die Erfindung betrifft eine Montagehilfe (2) und ein Montageverfahren für eine Achse (1), insbesondere eine Federachse eines Fahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner eine mit einer Montagehilfe (2) ausgerüstete Achse (1), insbesondere Federachse.
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1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine solche Achse (1). In 2 ist eine zugehörige Schnittansicht dargestellt. Die Achse (1) besteht aus einem äußeren Achsrohr (3), welches mit Beschlägen an einem Fahrzeug, insbesondere an dessen Rahmen, befestigt werden kann. Das Achsrohr (3) kann über die Fahrzeugbreite reichen, wobei an beiden Frontenden (7) jeweils ein innerer Achskörper (4) eingesteckt ist. In einer anderen Variante mit Halbachsen sind zwei kürzere Achsrohre (3) vorhanden, in die jeweils ein innerer Achskörper (4) einseitig eingesteckt ist. Der innere Achskörper (4) hat eine im wesentliche gerade, stangenartige Form.
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Das äußere Achsrohr (3) umschließt den eingesteckten inneren Achskörper (4), wobei zwischen beiden mindestens ein gummielastisches Federelement (5) angeordnet ist. Die Form und Anzahl der Federelemente (5) kann variieren. In der gezeigten Ausführungsform sind drei strangartige gummielastische Federelemente (5) vorhanden, die z.B. als Gummischnüre ausgebildet sind. Das gummielastische Material kann ein natürlicher oder synthetischer Kautschuk oder ein anderes kompressibles Material, insbesondere ein Kunststoff sein.
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Die Federelemente (5) sind in einer oder mehreren Federaufnahmen (6) an der Außenseite des inneren Achskörpers (4) vorzugsweise mit Formschluss aufgenommen. Der Achskörper hat z.B. die in 2 dargestellte und im wesentlichen dreieckige Querschnittsform, wobei die Federaufnahmen (6) als gerundete axiale Einbuchtungen ausgebildet sind. Der Achskörper (4) kann massiv oder rohrförmig ausgebildet sein.
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Das umgebende Achsrohr (3) weist einen angepassten Querschnitt mit z.B. sechs abgerundeten Eckbereichen auf, zwischen denen ebene Wandabschnitte angeordnet sind. In entspannter Ruhelage werden die Gummischnüre (5) z.B. von jeweils einem gerundeten Eckbereich des Achsrohrs (3) umgriffen. Beim Einfedern der Achse (1) dreht sich der Achskörper (4) um seine Längsachse unter Mitnahme des oder der Federeelemente (5), die dadurch zwischen Achsrohr (3) und Achskörper (4) eingequetscht und federelastisch verformt werden. Bei einer Drehung verengt sich der Aufnahmeraum zwischen Achsrohr (3) und Achskörper (4). Bei einer Quetschverformung vergrößert sich die Länge des oder der Federelemente (5).
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Der Achskörper (4) weist an seinem freien und aus dem Achsrohr (3) ragenden Ende einen quer oder schräg abstehenden Radschwinghebel (9) auf, der am freien Ende einen Tragzapfen zur Verbindung mit einem Fahrzeugrad, insbesondere einer Radnabe, aufweist. Der Schwinghebel (9) kann an den Achskörper (4) einstückig angeformt oder in geeigneter Weise anmontiert werden. 3,4 und 5, 6 zeigen hierzu zwei verschiedene Varianten.
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Die Achse (1) ist als sogenannte Gummifederachse ausgebildet. Sie kann eine ungebremste Achse, sog. Laufachse, oder eine gebremste Achse darstellen. Das nicht dargestellte Fahrzeug ist bevorzugt ein Landfahrzeug, insbesondere ein Straßenfahrzeug. Die Achse (1) eignet sich besonders für Fahrzeuganhänger oder für Anbauchassis von Kraftfahrzeugen. Die Achse (1) kann als Längslenkerachse oder als Schräglenkerachse mit einem entsprechend geformten geraden oder gebogenen Achsrohr (3) ausgebildet sein.
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Der Achskörper (4) wird zusammen mit den ein oder mehreren gummielastischen Federelementen (5) gemeinsam im Achsrohr (3) montiert. Zur Erleichterung der Montage und für eine optimierte Lage der ein oder mehreren gummielastischen Federelemente (5) bei und nach der Montage ist eine Montagehilfe (2) vorgesehen, deren Anordnung und Funktion in 3 bis 6 in zwei Varianten mit verschiedenen Achskörpern (4) und Schwinghebel (9) dargestellt ist.
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Die Montagehilfe (2) kann unterschiedlich ausgebildet sein. Sie weist einen Stützring (11) auf, der zwischen Achsrohr (3) und innerem Achskörper (4) montiert und lose gesteckt werden kann. Hierbei kann wahlweise der Achskörper (4) in den Stützring (11) eingesteckt oder umgekehrt der Stützring (11) auf den Achskörper (4) aufgesteckt werden. Die Montagehilfe (2) bzw. der Stützring (11) dient zur axialen Distanzierung (8) des oder der gummielastischen Federelemente (5) vom Frontende (7) des äußeren Achsrohrs (3). Das vordere Federelementende ist dabei um die Distanz (8) vom Frontende (7) in den inneren Achsrohrraum zurückversetzt.
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Der Stützring (11) ist in 7 bis 10 im Detail und in verschiedenen Ansichten dargestellt. 10 zeigt eine Stirnansicht gemäß Pfeil X von 9. Der Stützring (11) ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als einteiliger und geschlossener Ring ausgebildet. Alternativ kann er mehrteilig sein und z.B. aus mehreren Bogensegmenten bestehen, die nicht oder nur lose untereinander unter Bildung einer Ringform verbunden sind.
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Der Stützring (11) ist an die Konturen des inneren Achskörpers (4) und des äußeren Achsrohrs (3) angepasst. Dies kann einen gewissen radialen Abstand einschließen. Die innenseitige Ringkontur kann mit einem gewissen Formschluss an die Außenkontur des Achskörpers (4) und insbesondere an die Federaufnahme(n) (6) angepasst sein. Über die Formanpassung kann ein Verdrehen des Stützrings (11) auf dem inneren Achskörper (4) verhindert werden. Andererseits sorgte eine Formanpassung, ggf. mit etwas Abstand, zwischen dem Stützring (11) und der Innenkontur des äußeren Achsrohrs (3) dafür, dass ein Teil des Stützrings (11) in den Freiraum zwischen den beiden Achsteilen (3, 4) eintauchen kann. Außerdem kann hierbei eine Führung an den gerundeten Eckbereichen in Umfangs- bzw. Drehrichtung bewirkt werden. Die Formanpassung bewirkt ferner an den nicht eingetauchten stützringbereichen in der Außenkontur ein Übermaß gegenüber der Innenform des Achsrohrs (3) und ermöglicht damit eine Anschlagfunktion und eine Abstützung des Stützrings (11) am Frontende (7) bzw. an der Stirnseite des Achsrohrs (3).
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Der Stützring (11) weist ein oder mehrere Anschlagelemente (13) auf, die am Frontende (7) des äußeren Achsrohrs (3) anliegen und axial anschlagen können. Das oder die Anschlagelemente (13) haben hierfür eine entsprechende Formanpassung an das Achsrohr (3). Der Stützring (11) weist ferner ein oder mehrere gegenüber dem oder den Anschlagelementen (13) um die besagte Distanz (8) vorstehende stützende Distanzelemente (12) auf, die jeweils ein Federelemente (5) in der genannten Weise axial vom Frontende (7) nach innen distanzieren. Die Distanz (8) ist dabei vorzugsweise gleich oder größer als der axiale Verformungsweg des Federelements (5) unter der vorerwähnten Quetschbelastung.
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Wie 7 bis 10 verdeutlichen, weist der Stützring (11) mehrere in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnete Anschlag- und Distanzelemente (12, 13) auf. Das oder die Anschlagelemente (13) sind als Bogenstück ausgebildet, welches eine geeignete Form und Größe für die Anlage- und Anschlagfunktion am Frontende (7) aufweist. Das oder die Distanzelemente (12) sind z.B. als Stützplatte ausgebildet, die beispielsweise plan am Frontende eines zugeordneten Federelements (5) anliegt. Die Stützplatte (12) kann z.B. einen ovalen Umriss aufweisen, dessen Innenkontur an eine Federaufnahme (6), insbesondere eine Einbuchtung, mit zumindest angenäherter Formschlüssigkeit angepasst ist. Der Stützring (11) kann sowohl zum äußeren Achsrohr als auch zum Innenrohr Spiel haben. Dies ist vorteilhaft, damit beim Einfedern der Stützring nirgends anstößt.
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Ein Distanzelement (12) des Stützrings (11) ist jeweils durch einen axialen Steg (14) mit dem jeweils benachbarten Anschlagelement (13) verbunden. Der Steg (14) sorgt für die axiale Distanzierung (8).
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Der Stützring (11) kann aus einem beliebig geeigneten Material bestehen. Vorzugsweise ist er aus Kunststoff gefertigt und kann als Spritzgussteil ausgebildet sein. Er kann alternativ aus Metall oder anderen Materialien, ggf. auch Verbundmaterialien, bestehen und auf andere Weise hergestellt sein.
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Wie 3 bis 6 in zwei jeweils im Achsrohrbereich aufgeschnittenen Varianten zeigen, liegt der Stützring (11) in Montagestellung mit dem oder den Anschlagelementen (13) am Frontende (7) an und taucht mit dem oder den Distanzelementen (12) in den Rohrinnennraum. Der Stützring (11) kann in der erwähnten Weise an einer Seite am Frontende (7) anschlagen und kann auf der anderen Seite lose bzw. frei sein. Er kann alternativ in einem Spalt (15) zwischen dem Fronende (7) und dem Schwinghebel (9) angeordnet und beidseitig gehalten sein. Die Dicke des oder der Anschlagelemente (13) kann dabei an die Spaltweite (15) zur Führungszwecken angepasst sein.
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In der Ausführungsform von 3 und 4 sind der Achskörper (4) und der Schwinghebel (9) einteilig ausgebildet. Die Übergangs- oder Biegestelle ist weich gerundet und kann ggf. stellenweise verbreitert sein. Dieser Verbreiterung kann eine rückseitige Anschlagfunktion für den Stützring (11) haben, wobei der Stützring (11) sich ggf. etwas in der Axialrichtung auf dem Achskörper (4) nach hinten bewegen kann. Wenn dies nicht gewünscht ist, kann über ein ggf. gemäß 3 vom Stützring (11) nach hinten axial vorstehendes Ringelement eine Abstützung am gebogenen Teil oder einer evtl. Verbreiterung des Schwinghebels (9) erfolgen.
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5 und 6 zeigen eine mehrteilige Variante, bei der der Schwinghebel (9) am Ende des Achskörpers (4) aufgesetzt und in geeigneter Weise mit diesem verbunden ist, z.B. durch Schweißen, Einpressen, Kleben oder dgl.. Der Schwinghebel (9) nimmt dabei mit seinem verbreiterten oberen Ende das Achskörperende auf und umgibt dieses unter Bildung eines radialen Bundes, an dem der Stützring (11) rückseitig anschlagen kann. Bei einer solchen Ausführungsform mit radialem Bund kann der vorerwähnte Spalt (15) gebildet werden.
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Der Stützring (11) kann als loses Teil ausgebildet sein und kann auch von dem oder den Federelementen (5) getrennt angeordnet und beweglich sein. 9 und 10 zeigen eine Variante, bei der der Stützring (11) mit einem oder mehreren Federelement(en) (5) verbunden ist. Hierbei wird z.B. eine feste Verbindung (16) zwischen einem Distanzelement (12), insbesondere einer ebenen Stützplatte, und der Frontseite eines Federelements (5), insbesondere einer Gummischnur, gebildet. Dies kann eine formschlüssige Verbindung durch eine Klammer, eine Klebeverbindung oder dgl. sein. Der Stützring (11) und die ein oder mehreren Federelemente (5) sind dadurch zu einer Baueinheit verbunden, die in das Achsrohr (3) eingeführt und eingepresst werden kann.
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Vorzugsweise werden zunächst das oder die Federelemente (5) und der ggf. damit verbundene Stützring (11) in das Achsrohr (3) eingeführt und vorpositioniert. Dies betrifft einerseits die axiale Position und die Distanz (8) des oder der Federelemente (5) im Achsrohr (3) und andererseits eine evtl. Positionierung in Umfangsrichtung bzw. in Drehlage gegenüber dem Achsrohr (3). Die Führung in Umfangsrichtung kann durch eine Formanpassung der Distanzelemente (12) erfolgen. Die axiale Führung und der Rückhalt am Frontende (7) werden durch die Bogenstücke bzw. Anschlagelemente (13) bewirkt. Anschließend kann der Achskörper (4) eingesteckt und eingepresst werden. Er wird dabei durch Öffnung des Stützrings (11) gesteckt und streift das oder die ggf. durch Eigengewicht verformten Federelemente (5), die dabei auch in ihre Soll-Position zwischen Achsrohr (3) und Achskörper (4) gebracht werden.
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Die vorgenannte Gestaltung von Stützring (11) und damit verbundenen Federelement(en) (5) ist ferner in den Fällen günstig, in denen der Achskörper (4) in den Schwinghebel (9) mit einer annähernd gleichbleibenden Außenkontur vor und im Biegebereich übergeht, wobei keine signifikante radiale Stufe bzw. kein Bund vorhanden ist, z.B. gemäß 3 und 4.
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Abwandlungen der gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind in verschiedener Weise möglich. Die Merkmale der vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Abwandlungen können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden. Dies schließt Merkmalsvertauschungen oder auch ein teilweises Weglassen von Merkmalen ein.
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Die Querschnittsformen des Achskörpers (4) und des Achsrohrs (3) können variieren. Gleiches gilt für die Zahl und Anordnung der z.B. strang- oder schnurartigen Federelemente (5). Statt mehrerer einzelner Federelemente (5) kann ein einzelnes und entsprechendes konturiertes Federelement vorhanden sein, welches z.B. eine Ring- oder Rohrform mit dünnen und dicken Wandabschnitten aufweist. Auf Einbuchtungen (6) kann dabei ggf. verzichtet werden. Der Achskörper (4) kann insbesondere bei einem rohrartigen Federelement (5) eine andere Querschnittsform haben, die z.B. quadratisch ausgeführt ist. Die Achsrohrform ist entsprechend angepasst.
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In der gezeigten Ausführungsform ist der Schwinghebel (9) mit dem inneren Achskörper (4) verbunden und dreht beim Einfedern den Achskörper (4) relativ zum ortsfesten Achsrohr (3). Die Kinematik kann auch umgekehrt sein, wobei ein Radschwinghebel (9) mit einem drehbaren äußeren Achsrohr (3) verbunden ist, welches sich gegenüber einem stationär und drehfest am Fahrzeug gehaltenen inneren Achskörper (4) dreht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Achse, Federachse, Laufachse
- 2
- Montagehilfe
- 3
- Achsrohr
- 4
- Achskörper
- 5
- Federelement, Gummischnur
- 6
- Federaufnahme, Einbuchtung
- 7
- Frontende
- 8
- Distanz
- 9
- Schwinghebel
- 10
- Achsstummel, Radzapfen
- 11
- Stützring
- 12
- Distanzelement, Stützplatte
- 13
- Anschlagelement, Bogenstück
- 14
- Übergangsstelle, Steg
- 15
- Spalt
- 16
- Verbindung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202011103222 U1 [0002]
- GB 2176869 A [0003]
- US 6588778 B1 [0004]
- DE 6603559 U1 [0005]
- DE 1782555 U1 [0006]
- DE 102007044973 A1 [0007]
- FR 2297149 A [0008]
