-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Achsaufhängung mit einem Achskörper, der an einem Achslenker befestigt ist, der mit seinem einen Ende verschwenkbar und mit seinem anderen Ende unter Zwischenlagerung einer Luftfeder an einem Fahrzeugrahmen befestigt ist, wobei der Achslenker eine Kröpfung aufweist, in welcher der Achskörper gegen den Achslenker anliegt. Der Achslenker bildet in dem Anlagebereich zu dem Achskörper eine Anlagefläche zur Anlage des Achskörpers aus.
-
-
Bei der aus diesem Stand der Technik bekannten Achsaufhängung ist an dem Achslenker eine Verzahnung angebracht, deren Festigkeit höher als die Festigkeit des Achskörpers ist. Dies wird durch gehärtete Verzahnungselemente erreicht, die mit dem Achslenker verbunden sind.
-
Die vorliegende Erfindung will eine verbesserte Achsaufhängung angeben. Dabei will die vorliegende Erfindung insbesondere eine Achsaufhängung mit einer guten Haltbarkeit angeben.
-
Zur Lösung des Problems wird mit der vorliegenden Erfindung eine Achsaufhängung mit den Merkmalen von Anspruch 1 angegeben. Diese zeichnet sich dadurch gegenüber dem vorbekannten Stand der Technik aus, dass die Verzahnung eine Klemmfläche ausbildet, die einen an die Kontur des Achskörpers im Bereich der Verzahnung angepassten Oberflächenverlauf hat. Die Verzahnung und der Achskörper sind im Bereich der Anlagefläche konturmäßig aneinander angepasst. Dementsprechend schmiegt sich die Klemmfläche an die Kontur des Achskörpers an. Die Klemmfläche ist dabei diejenige Fläche, die durch die Verzahnung ausgebildet wird und unmittelbar mit dem Achskörper zusammenwirkt. Hat der Achskörper einen abschnittsweise geradlinigen Verlauf und ist beispielsweise im Querschnitt polygonal ausgebildet, so liegt die Verzahnung üblicherweise eben an den jeweiligen ebenen Teilflächen an und wirkt mit diesen zusammen. Ist der Achskörper im Bereich der Klemmfläche mit einer konvexen Außenumfangsfläche versehen, hat beispielsweise einen ovalen oder einen kreisrunden Querschnitt, so ist die Verzahnung im Wesentlichen mit dem gleichen Radius dieser Krümmung, bzw. in Krümmungsradien einer eventuell ovalen Form ausgebildet. „Im Wesentlichen” bedeutet dabei, dass eine Abweichung von 2% bzw. 1% zugelassen ist.
-
Dementsprechend liegen die einzelnen Zähne der Verzahnung über die gesamte Klemmfläche in gleicher Weise an und dringen in gleicher Weise aufgrund ihrer höheren Festigkeit in das Material des Achskörpers ein. So ergibt sich für jeden Zahn der Verzahnung eine verhältnismäßig geringe Beanspruchung. Jedenfalls werden Überbeanspruchungen der Zähne, wie sie bei dem zuvor erwähnten Stand der Technik aufgrund einer eher punktuellen Anlage einzelner Zähne an dem Achskörper zu befürchten sind, vermieden.
-
Die Verzahnung bewirkt eine Formschlussverbindung durch Verpressen von Achskörper und Achslenker gegeneinander. Die Verzahnung hat eine höhere Festigkeit, wobei im Sinne der vorliegenden Erfindung mit Festigkeit insbesondere die Dehngrenze Rp0,2 gemeint ist. So kann auf eine gesonderte Herstellung von Formschlusselementen, die in definierter Weise ineinander greifen und aufeinander abgestimmt werden, auf Seiten des Achslenkers und des Achskörpers verzichtet werden. Es ist lediglich notwendig, die Verzahnung vorzusehen. Diese Verzahnung drückt sich beim Anlegen von Achskörper und Achslenker in die zunächst im Wesentlichen ebene Gegenfläche ein, so dass eine formschlüssige Verbindung zwischen den Zähnen der Verzahnung und der Gegenfläche bewirkt ist.
-
Als Verzahnung im Sinne der vorliegenden Erfindung wird bereits jede Rauhigkeit angesehen die geeignet ist, hinreichend tief in das Material des Achskörpers einzudringen, so dass die gewünschte Formschlussverbindung erzeugt wird. Eine Verzahnung ist bereits bei einem Rz > 10 μm, bevorzugt einem Rz > 30 μm und besonders bevorzugt einem Rz von 50 μm und mehr gegeben. Kleinere Rauhigkeiten die eine Verzahnung im Sinne der vorliegenden Erfindung ausbilden, können beispielsweise durch Plasmaspritzen an der Oberfläche des Achslenkers aufgebracht sein. Die Verzahnung ist üblicherweise nicht stoffidentisch zu dem Achslenker ausgebildet. Es hat sich gezeigt, dass die Ausgestaltung von Zähnen in dem Material des Achslenkers als Kerben wirken, die eine entsprechende Kerbwirkung an dem Achslenker zeigen, so dass dieser spontan versagen kann.
-
Als Kröpfung im Sinne der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise jede Ausgestaltung angesehen werden, welche den im Wesentlichen zylindrischen Achskörper teilumfänglich umgibt. Die Kröpfung muss nicht zwingend durch Formgestaltung des Achskörper als solches ausgebildet sein. Die Kröpfung gewährleistet eine relativ geringe Fahrhöhe. Als Kröpfung wird aber insbesondere eine kurvenförmige Ausbiegung des länglichen Achslenkers als solches verstanden, in die der Achskörper über einen gewissen umfänglichen Bereich angelegt werden kann.
-
Bei der erfindungsgemäßen Lösung befindet sich die Verzahnung im Anlagebereich zwischen dem Achskörper und dem Achslenker. Dort ist zwischen dem Achslenker und dem Achskörper im Wesentlichen kein, die Fahrhöhe vergrößernder, gesonderter Körper vorgesehen. Lediglich die Verzahnung trägt geringfügig auf und überragt die Oberfläche des Achslenkers.
-
Bevorzugt ist die Verzahnung mit einem Klemmwinkel von zwischen 60° und 90° ausgebildet. Der Klemmwinkel ist derjenige Winkel, mit dem die Klemmfläche ausgebildet und an einer Gegenfläche des Achskörpers anliegt, wobei der Mittelpunkt des Klemmwinkels in der Mittelllängsachse des Achskörpers liegt. Ist der Achskörper beispielsweise ein zylindrischer Achskörper mit kreisrunder Querschnittsfläche, so wird durch einen Öffnungswinkel von 90° ein Viertelkreis beschrieben, der in dem Klemmpunkt des Kreises seinen Ursprung hat und einen Winkelabschnitt von 90° an der Außenumfangsfläche des Achskörpers einnimmt. Der entsprechende Öffnungswinkel ist bedeutsam für das Eindringen der Zähne der Verzahnung in das Material des Achskörpers. Der zuvor erwähnte erfindungsgemäße Öffnungswinkel gilt insbesondere für eine Ausgestaltung, bei welcher der Achskörper aus Stahl besteht, welcher mit einer Verzahnung zusammenwirkt, die an der Spitze ein E-Modul von 200.000 N/mm2 und mehr und von 230.000 N/mm2 und weniger aufweist.
-
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Verzahnung an einem Verzahnungselement ausgebildet. Das Verzahnungselement kann mit dem Achslenker verschweißt, verklebt, verschraubt, verklemmt oder verlötet sein. Das Verzahnungselement ist vorzugsweise aus einem Hartstoff gebildet, beispielsweise aus TiN oder WC. Dabei wird beispielsweise eine Hartstoffplatte mit dem jeweils anderen Teil in der zuvor beschriebenen Weise vorzugsweise verbunden. Alternativ kann Hartstoff zur Ausbildung der Verzahnung auch auf den Achslenker und/oder den Achskörper aufgetragen werden, um die Verzahnung im Sinne der vorliegenden Erfindung auszubilden. Dabei eignet sich insbesondere das Plasmasprayen für das Ausbilden einer solchen Verzahnung. Dabei sind auf einem den Klemmwinkel vorgebenden Flächenabschnitt des Achslenkers üblicherweise in axialer Richtung in Bezug auf den Achskörper und/oder rechtwinklig zu dieser Richtung mehrere Verzahnungselemente nebeneinander bzw. hintereinander vorgesehen und mit dem Achslenker verbunden. In diesem Sinne bedeutet „hintereinander”, dass die Verzahnungselemente in axialer Richtung des Achskörpers hintereinander vorgesehen sind, wohingegen bei einer Anordnung der Verzahnungselemente nebeneinander diese in Umfangsrichtung des Achskörpers benachbart zueinander vorgesehen sind. Dabei müssen die Verzahnungselemente nicht zwingend unmittelbar einander in axialer Richtung bzw. Umfangsrichtung folgen. Vielmehr können die Verzahnungselemente auch mit Abstand, gegebenenfalls mit relativ großem Abstand hintereinander oder nebeneinander, angeordnet sein.
-
Im Hinblick auf eine verbesserte Haltbarkeit hatte es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Zahnspitze und/oder den Zahngrund der Verzahnung mit einem Radius zu versehen. Dieser Radius R liegt zwischen 0,1 und 0,5. Dabei kann zumindest am Zahngrund ein solcher Radius auch durch Polygonflächen ausgebildet sein, die einen Radius annähern.
-
Das Verzahnungselement ist bevorzugt vergütet. Die Klemmfläche, d. h. die die Verzahnung aufweisende Oberfläche, ist des Weiteren bevorzugt durch Randschichthärten verfestigt. Dabei wird auf einer ausgebildeten Verzahnung eine Hartschicht aufgebracht, beispielsweise durch Laser-Vaporisieren oder Plasma-Spraying. Eine solche Randschichthärtung kann an einem gehärteten Klemmelement aufgebracht sein. Die Randschicht-Härtung kann aber auch an einer Verzahnung ausgebildet sein, die unmittelbar aus dem Material des Achslenkers ausgebildet ist.
-
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung hat die Verzahnung indes üblicherweise mehrere Reihen von parallel zueinander angeordneten Zähnen. Diese Zähne erstrecken sich vorzugsweise parallel zu dem Achskörper, d. h. in dessen axialer Erstreckung und rechtwinklig zu der Umfangsrichtung des Achskörpers, um eine möglichst gute Verdrehsicherung zu erreichen. Da solche Zähne mit definierter Geometrie an einem separaten Verzahnungselement angeordnet sind, welches über eine Anlagefläche an dem Achslenker anliegt, können die Zähne nicht als Kerben zu dem Achslenker wirken und Ausgangspunkt von Rissen sein.
-
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist das Verzahnungselement in einer durch Warmumformung des Achslenkers ausgebildeten Ausnehmung aufgenommen. Diese warmumgeformte Ausnehmung ist dabei allerhöchstens teilweise spanend bearbeitet. Insbesondere ist der Grund der Ausnehmung üblicherweise nicht spanend verarbeitet, sondern durch das Warmumformen für sich gebildet, beispielsweise über einen in den Achslenker beim Schmieden eindrückenden Stempel. Die Ausnehmung kann beispielsweise eine rotationssymmetrische Grundform haben. Durch Nachbearbeitung der Umfangsfläche dieser Ausnehmung wird eine Anlagefläche zu dem Verzahnungselement gebildet, welches dementsprechend nicht auf dem Grund der Ausnehmung anliegt, sondern an den Umfangs- bzw. Flankenflächen. Im Falle einer rechteckigen Ausnehmung werden üblicherweise lediglich gegenüberliegende Flankenflächen bearbeitet, um eine definierte Anlagefläche für das Verzahnungselement auszubilden.
-
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung hat die Ausnehmung als Ergebnis einer spanenden Bearbeitung zumindest eine konische Flankenfläche, an welcher das Verzahnungselement abgestützt ist. Im Falle eines Verzahnungselementes mit der wesentlichen kreisförmigen Grundfläche ist die konische Flankenfläche nach Art eines Kegelstumpfes ausgeformt und stützt das Verzahnungselement umfänglich ab. Das Verzahnungselement ist bei dieser bevorzugten Weiterbildung insbesondere in die Ausnehmung eingepresst. Im Falle einer rechteckigen Ausnehmung reicht es, gegenüberliegende Flankenflächen konisch auszubilden und hier gegen das Verzahnungselement anzulegen. Die zuvor diskutierten Ausgestaltungen mit einer warmumgeformten Ausnehmung, die lediglich an ihrem Umfang spanend bearbeitet ist, begegnet dem Problem der Kerbwirkung in dem durch Schmieden hergestellten Achslenkers. Die Ausgestaltung vermeidet Kerben, welche den Achslenker mechanisch schwächen können.
-
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Verzahnung jeweils an gegenüberliegenden Wangenflächen der Kröpfung vorgesehen. Bei dieser bevorzugten Weiterbildung wird davon ausgegangen, dass die Kröpfung Wangenflächen ausbildet, die in einem Winkel von etwa 60° zueinander ausgerichtet sind und insbesondere bei einem Achskörper mit rotationssymmetrischem Querschnitt jeweils über einen Winkelbereich von zwischen 5 und 15° flächig an der jeweiligen Außenumfangsfläche des Achskörpers anliegen. In diesem Anlagebereich ist jeweils eine Verzahnung vorgesehen, vorzugsweise mit dem Achslenker im Bereich der Kröpfung verbunden, um die gewünschte gute Verdrehsicherung zu schaffen, ohne dass die Gefahr besteht, dass Reibmartensit entsteht.
-
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird die Verzahlung durch einen, vorzugsweise mehrere Hartstoffkörper gebildet. Diese Hartstoffkörper können für sich mehrere Zähne oder aber jeweils einen einzigen Zahn ausbilden. Die Hartstoffkörper – wie im Übrigen bevorzugt sämtliche, die Verzahnung ausbildenden Elemente – haben bevorzugt eine Festigkeit RP0,2, die größer ist als die entsprechende Festigkeit des Achslenkers und des Achskörpers. Der Hartstoffkörper ist in einer Gummimatrix eingebettet, die ein Formstück bildet. Dieses Gummiformstück ist gegen den Achskörper angelegt. Das Gummiformstück ist üblicherweise in einer Ausnehmung aufgenommen, die genau auf die Abmessung des Gummiformstücks angepasst ist, so dass das Gummiformstück für sich keine erhebliche Ausgleichsbewegung innerhalb der sie aufnehmenden Ausnehmung durchführen kann. Bei der Montage legt sich der Achskörper gegen die Zähne an. Diese werden mit zunehmenden Anpressdruck nicht nur in den Achskörper, sondern auch tiefer in das Gummiformstück eingedrückt, bis schließlich entweder aufgrund der Inkompressibilität des Gummikörpers oder aufgrund von weiteren, die Bewegung der Hartstoffkörper einschränkende Anschläge diese relativ zu dem Achslenker lagepositioniert sind und lediglich tiefer in den Achskörper eindringen. Auch durch diese bevorzugte Ausgestaltung lässt sich eine solide formschlüssige und lageunabhängige Verbindung zwischen dem Achskörper und dem Achslenker sicherstellen.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der Achslenker einen Anlagevorsprung zur Halterung des Achskörpers auf. Dieser Anlagevorsprung ist üblicherweise beidseitig des Achslenkers vorgesehen und überragt dessen länglichen Grundkörper in Richtung der Achserstreckung des Achskörpers. Jeder Anlagevorsprung dient der Halterung des Achskörpers, üblicherweise über Briden, die auch den Achskörper umgreifen. Der Anlagevorsprung kann einteilig an dem Achslenker ausgeformt sein. Alternativ kann der Anlagevorsprung auch durch Schweißen oder Kaltfügetechniken daran befestigt sein.
-
Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In dieser zeigen:
-
1: eine perspektivische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Achsaufhängung;
-
2: eine perspektivische unterseitige Ansicht eines Details des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels ohne Achskörper;
-
3: eine perspektivische Ansicht in etwa entsprechend 2 ohne den Achskörper für ein zweites Ausführungsbeispiel von Verzahnung und Achslenker und
-
4: eine perspektivische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines Verzahnungselementes;
-
5: eine Seitenansicht des Verzahnungselementes nach 4;
-
6: die Längsschnittdarstellung entlang der Linie VI-VI gemäß 4, und
-
7: das Detail VII in 6 in vergrößerter Darstellung.
-
Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Achsaufhängung mit einem rohrförmigen Achskörper 2 mit rotationssymmetrischen Querschnitt und einem Achslenker 4, der mit seinem einem Ende verschwenkbar an einer Stütze 6 gelagert ist, die einen Stoßdämpfer 8 endseitig abstützt, dessen anderes Ende im Bereich einer Kröpfung 10 mit dem Achslenker 4 verbunden ist. Hierzu liegt im Bereich der Kröpfung 10 auf dem Achslenker 4 eine Federplatte 12 auf, an welcher der Stoßdämpfer 8 befestigt ist. Die Federplatte 12 weist beiderseits des Achslenkers 4, d. h. in Achsrichtung des Achskörpers 2 vor und hinter dem eigentlich Achslenker Anlagevorsprünge 14 auf, die von Briden 16 umgriffen sind, welche gegen einen unterseitig den Achskörper 4 umgreifenden Achslappen 18 widergelagert und dagegen verspannt sind. Dadurch ist der Achskörper 2 an dem Achslenker 4 gehalten.
-
An seinem der Stütze 6 gegenüberliegenden Ende ist der Achslenker 4 mit einem Federbalg 20 verbunden und über diesen gegenüber einem nicht gezeigten Träger eines Fahrzeuges abgestützt.
-
Die 2 erlaubt einen Blick auf Wangenflächen 22 die in einem Winkel von etwa 60° zueinander ausgerichtet sind und die Anlageflächen zur Anlage des Achskörpers 2 ausbilden. Eine zu dem Achskörper 2 gerichtete Oberfläche 24 des Achslenkers 4 ist jeweils im Bereich der Wangenflächen 22 von einer Verzahnung 26 überragt. Diese Verzahnung 26 ist an einen in 4 verdeutlichten Verzahnungselement 28 mit rechteckiger Grundfläche ausgebildet, welches in eine an dem Achslenker 4 ausgebildete Ausnehmung 30 eingesetzt ist. Bei dem Ausführungsbeispiel nach 2 hat das Verzahnungselement 28 mehrere Reihen von identisch ausgebildeten Zähnen. Die Reihen sind parallel zu der axialen Erstreckung des Achskörpers ausgerichtet.
-
Bei dem alternativen Ausführungsbeispiel gemäß 3 sind die Verzahnungselemente 28 jeweils mit runder Grundfläche ausgebildet und haben gleichfalls Zahnreihen, die sich parallel zu der Achserstreckung des Achskörpers 2 erstrecken. Der Anlagevorsprung 14 wird bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel einteilig durch den Achslenker 4 ausgebildet, so dass jedenfalls zur Befestigung der Briden 16 keine Federplatte 14 notwendig ist. Eine solche Federplatte wird aber üblicherweise zumindest vorgesehen und mit den Briden gesichert, um den Stoßdämpfer 8 an dem Achslenker 4 zu befestigen.
-
Die 4 bis 7 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines Verzahnungselementes 28, welches in eine an der Oberfläche 24 des Achslenkers 4 ausgebildete Bohrung so eingesetzt wird, dass das Verzahnungselement 28 die Oberfläche 24 leicht überragt. Dadurch bilden an dem Verzahnungselement 28 ausgebildete Zähne 30 mit ihren Zahnspitzen eine Klemmfläche aus, die mit der Außenumfangsfläche des Achskörpers 2 zusammenwirkt und sich in diese eingräbt, um den Achskörper 2 formschlüssig und verdrehfest gegenüber dem Achslenker 4 festzulegen.
-
Wie 4 verdeutlicht, ist das Verzahnungselement 28 als rundes Plättchen ausgebildet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt die Zahnhöhe, d. h. der Abstand zwischen einer Zahnspitze 32 und einem Zahngrund 34 in Höhenrichtung der Zähne etwa 2 mm. Er kann zwischen 1 und 2,5 mm variieren. Das in den 4 bis 7 gezeigte Ausführungsbeispiel eines Verzahnungselementes 28 ist für die Anlage an einen Achskörper 2 mit kreisrunder Querschnittsgeometrie angepasst ausgebildet. Die Zahnspitzen liegen auf einem Radius R73, der dem Radius des Achskörpers 2 entspricht. Dieser Radius R73 definiert eine gekrümmte Linie, die sämtliche Zahnspitzen 32 enthält. Mit einem Radius R71 ist eine Linie gegeben, die sämtliche Zahngründe 34 in sich aufnimmt (vgl. 7). Die Zähne haben einen Öffnungswinkel α von 60°. Als Öffnungswinkel wird derjenige Winkel bezeichnet, der durch benachbarte Zahnflanken eingeschlossen ist (vgl. 7). Die Zahnspitzen 32 sind mit einem Radius 36 von R 0.2 abgerundet.
-
Bezugszeichenliste
-
- 2
- Achskörper
- 4
- Achslenker
- 6
- Stütze
- 8
- Stoßdämpfer
- 10
- Kröpfung
- 12
- Federplatte
- 14
- Anlagevorsprung
- 16
- Briden
- 18
- Achslappen
- 20
- Luftbalg
- 22
- Wangenfläche
- 24
- Oberfläche
- 26
- Verzahnung
- 28
- Verzahnungselement
- 30
- Zahn
- 32
- Zahnspitze
- 34
- Zahngrund
- 36
- Radius der Zahnspitze
- α
- Öffnungswinkel
-
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
-
- DE 102014008408 A1 [0002]
