DE102016200296A1

DE102016200296A1 - Längeneinstellbarer Zweipunktlenker, insbesondere für eine Lenkung oder ein Fahrwerk eines Nutzfahrzeugs

Info

Publication number: DE102016200296A1
Application number: DE102016200296.1A
Authority: DE
Inventors: Günter Reddehase
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-01-13
Filing date: 2016-01-13
Publication date: 2017-07-13
Also published as: WO2017121558A1

Abstract

Die Erfindung schlägt einen längeneinstellbaren Zweipunktlenker (20) vor, insbesondere für eine Lenkung oder ein Fahrwerk eines Nutzfahrzeugs. Der Zweipunktlenker (20) weist ein erstes (21) und ein zweites Lagerbauteil (22), ein die beiden Lagerbauteile (21, 22) verbindendes Verbindungsrohr (23) und ein Justierelement (24) zur Längeneinstellung des Zweipunktlenkers (20) auf. Das erste Lagerbauteil (21) weist einen Schaft (29) mit einem Gewindeabschnitt (30) auf und ist über diesen Gewindeabschnitt (30) mit einem korrespondierenden ersten Gewindeabschnitt (36) des Justierelements (24) verbunden. Das Justierelement (24) weist zugleich einen zweiten Gewindeabschnitt (37) mit einer zu der Gewindeorientierung des ersten Gewindeabschnitts (36) entgegengesetzten Gewindeorientierung auf, wobei der zweite Gewindeabschnitt (37) mit einem zu diesem korrespondierenden Gewindeabschnitt (40) des Verbindungsrohres (23) verbunden ist. Erfindungsgemäß sind die Gewindeabschnitte (36, 37) des Justierelements (24) axial zueinander beabstandet.

Description

Die Erfindung betrifft einen längeneinstellbaren Zweipunktlenker, insbesondere für eine Lenkung oder ein Fahrwerk eines Nutzfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Längeneinstellbare Zweipunktlenker für Lenkungen oder Fahrwerke von Nutzfahrzeugen sind allgemein bekannt. Derartige Zweipunktlenker sind beispielsweise ausgebildet als Lenkstangen oder Spurstangen für Lastkraftwagen oder Omnibusse. In Fahrwerken von Nutzfahrzeugen finden längeneinstellbare Zweipunktlenker beispielweise Anwendung als Panhardstäbe, welche die Querführung von Starrachsen übernehmen. Längeneinstellbare Zweipunktlenker weisen ein erstes und ein zweites Lagerbauteil auf, die insbesondere bei Nutzfahrzeuganwendungen über ein Verbindungsrohr miteinander verbunden sind. Bei Lastkraftwagen, Omnibussen und auch landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugen sind die beiden Lagerbauteile häufig relativ weit voneinander beabstandet. Weiterhin müssen in Lenkungen oder Fahrwerken von Nutzfahrzeugen verbaute Zweipunktlenker in der Regel erheblich höhere Kräfte übertragen als beispielsweise Zweipunktlenker für Pkw-Anwendungen. Bei Zweipunktlenkern für Nutzfahrzeuganwendungen ist die Verwendung von Rohrabschnitten als Ausgangsmaterial für die Verbindungsrohre üblich, weil Rohre im Vergleich zu massiven Rundstäben bei gleicher Querschnittsfläche und gleicher Masse ein höheres Widerstandsmoment gegen Biegung und Torsion aufweisen.
In der DE 199 00 264 A1 ist eine längeneinstellbare Spurstange mit einem Verbindungsrohr offenbart, wobei in einen Endabschnitt des Verbindungsrohres ein als Justierhülse ausgebildetes Justierelement eingeschraubt ist. In die Justierhülse ist wiederum ein Gewindeabschnitt eines Schaftes eingeschraubt, wobei der Schaft einstückig mit einem Gehäuse eines Radialkugelgelenks verbunden ist. Die Justierhülse, die demzufolge zwischen dem Schaft des Radialkugelgelenks und dem Endabschnitt des Verbindungsrohres angeordnet ist, weist ein Außengewinde mit einer ersten Gewindeorientierung auf, beispielsweise ein Linksgewinde, und der Endabschnitt des Verbindungsrohres ein korrespondierendes Innengewinde. Die Justierhülse weist ferner ein Innengewinde mit einer zu der Gewindeorientierung des Außengewindes der Justierhülse entgegengesetzten Gewindeorientierung auf. Der Gewindeabschnitt des Schaftes ist mit einem zu dem Innengewinde der Justierhülse korrespondierenden Außengewinde versehen. Die Justierhülse weist an dem aus dem Endabschnitt des Verbindungsrohres herausragenden Ende der Justierhülse einen Sechskant auf. Der Sechskant ist als Außensechskant ausgebildet und ermöglicht in Verbindung mit einem Werkzeug, beispielsweise einem Maulschlüssel, ein Drehen der Justierhülse, wobei durch das Drehen der Justierhülse die Länge der Spurstange variiert werden kann. Nach erfolgter Längeneinstellung werden der Endabschnitt des Verbindungsrohres und die Justierhülse mittels einer Klemmschelle an den Schaft des Radialkugelgelenks gepresst, um die eingestellte Position gegen eine ungewollte Verstellung zu sichern. Damit die gewünschte Klemmung zustande kommen kann, sind die Justierhülse und der Endabschnitt des Verbindungsrohres geschlitzt ausgebildet, wobei der Sechskant der Justierhülse geschlossen ausgebildet und nicht von Schlitzen durchsetzt ist.
Das Innengewinde der Justierhülse erstreckt sich in dessen Axialrichtung über die gesamte Länge der Justierhülse. Das Außengewinde erstreckt sich in Axialrichtung über die gesamte Länge der Justierhülse abzüglich der relativ geringen Länge des Sechskants. Das Innengewinde und das Außengewinde der Justierhülse überlappen sich demnach über nahezu die komplette Länge des Justierelements. Der Sechskant weist einen Umkreis auf, dessen Durchmesser dem Außendurchmesser der Justierhülse entspricht. Die Fügepartner Schaft, Justierhülse und Verbindungsrohr weisen keine Einrichtungen auf, die den Einschraubweg der Justierhülse in das Verbindungsrohr begrenzen. Insbesondere im Werkstattbetrieb besteht daher die Gefahr, dass die Justierhülse versehentlich unzulässig tief in den Endabschnitt des Verbindungsrohres eingeschraubt wird. Dies kann dazu führen, dass der Sechskant für ein anschließendes Herausschrauben der Justierhülse nicht mehr zugänglich ist und dass die gewünschte Klemmwirkung der Klemmschelle nicht erreicht wird, weil sich der geschlossen ausgebildete Umfang der Justierhülse im Bereich des Sechskants nicht zusammendrücken lässt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen längeneinstellbaren Zweipunktlenker bereitzustellen, der durch Drehen eines Justierelements längeneinstellbar ist, wobei konstruktiv sichergestellt sein soll, dass das Justierelement in jeder möglichen Einstellposition zugänglich ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst durch einen gattungsgemäßen Zweipunktlenker, welcher zusätzlich die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.
Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche und der nachfolgenden Beschreibung.
Die Erfindung sieht demnach einen längeneinstellbaren Zweipunktlenker vor, insbesondere einen längeneinstellbaren Zweipunktlenker für eine Lenkung oder ein Fahrwerk eines Nutzfahrzeugs. Der Zweipunktlenker weist ein erstes und ein zweites Lagerbauteil, ein die beiden Lagerbauteile verbindendes Verbindungsrohr und ein Justierelement zur Längeneinstellung des Zweipunktlenkers auf, wobei das erste Lagerbauteil einen Schaft mit einem Gewindeabschnitt aufweist und über diesen Gewindeabschnitt mit einem korrespondierenden ersten Gewindeabschnitt des Justierelements verbunden ist. Das Justierelement weist zugleich einen zweiten Gewindeabschnitt mit einer zu der Gewindeorientierung des ersten Gewindeabschnitts entgegengesetzten Gewindeorientierung auf, wobei der zweite Gewindeabschnitt mit einem zu diesem korrespondierenden Gewindeabschnitt des Verbindungsrohres verbunden ist. Erfindungsgemäß sind die Gewindeabschnitte des Justierelements axial zueinander beabstandet.
Durch die axiale Beabstandung der Gewindeabschnitte des Justierelements wird bewirkt, dass das Justierelement in jeder möglichen Einstellposition zugänglich ist, unabhängig davon, ob der erste und der zweite Gewindeabschnitt des Justierelements als Innengewinde oder als Außengewinde ausgebildet sind. Dies wird konstruktiv dadurch sichergestellt, dass sich die Gewindeabschnitte des Justierelements in dessen Axialrichtung nicht überlappen. Bevorzugt sind die Gewindeabschnitte des Justierelements an dessen axialen Enden angeordnet. Die Lagerbauteile des Zweipunktlenkers sind bevorzugt als Radialkugelgelenke ausgebildet. Radialkugelgelenke werden häufig auch als Winkelkugelgelenke oder einfach als Winkelgelenke bezeichnet. Die Lagerbauteile des Zweipunktlenkers können alternativ auch als Pratzengelenke, Bolzengelenke oder Gelenklager ausgebildet sein. Unter einem Pratzengelenk, welches auch als Molekulargelenk bezeichnet wird, ist in diesem Zusammenhang ein schwenkbewegliches Lagerbauteil mit einem Achskörper und einem den Achskörper beabstandet umschließenden Rohrabschnitt zu verstehen, wobei der Raum zwischen dem Achskörper und dem Rohrabschnitt mit Elastomer ausgefüllt ist. Der Achskörper erstreckt sich beidseits aus dem Rohrabschnitt heraus und ist in diesen beiden Bereichen abgeflacht ausgebildet, wobei die abgeflachten Bereiche jeweils eine Befestigungsbohrung aufweisen. Mit einem Bolzengelenk ist ein Lagerbauteil mit einem Bolzen gemeint, wobei der Bolzen nur drehbar und entlang seiner Längsachse längsverschiebbar, nicht aber schwenkbar gelagert ist. Demgegenüber weist ein Gelenklager im Sinne der Erfindung einen Bolzen auf, welcher in einer Durchgangsbohrung einer Gelenkkugel gelagert ist, wodurch der Bolzen in Verbindung mit der Gelenkkugel dreh- und schwenkbeweglich ist.
Das Verbindungsrohr ist als Rundrohr ausgebildet und kann nahtlos oder längsnahtgeschweißt und in seiner Längserstreckung gerade oder gekrümmt ausgebildet sein. Längsnahtgeschweißte Rohre werden bevorzugt eingesetzt, wenn das Verbindungsrohr eine gerade Längserstreckung aufweist. Der Zweipunktlenker kann insbesondere in Lenkungen und Fahrwerken von Nutzfahrzeugen wie beispielsweise Lastkraftwagen und Omnibussen verwendet werden. Die Fahrwerkanwendungen des Zweipunktlenkers umfassen ebenfalls Lagerungsanordnungen für Fahrerhauskabinen von Lastkraftwagen und mobilen Arbeitsmaschinen wie beispielsweise landwirtschaftlichen Zugmaschinen, selbstfahrenden Erntemaschinen und Baumaschinen.
Vorteilhaft sind die Gewindeabschnitte des Schaftes und des Verbindungsrohres axial zueinander beabstandet. Die axiale Beabstandung bezieht sich dabei auf den Abstand der Gewindeabschnitte bei Betrachtung in Axialrichtung des Justierelements, wobei die Gewindeabschnitte in jeder bestimmungsgemäß vorgesehenen Einstellposition axial beabstandet sind. Der Abstand zwischen den beiden vorgenannten Gewindeabschnitten wird durch das Justierelement überbrückt. Durch die axiale Beabstandung der Gewindeabschnitte des Schaftes und des Verbindungsrohres werden die konstruktiven Gestaltungsmöglichkeiten erhöht, weil die Ausgestaltung der beiden Gewindeabschnitte, insbesondere in Bezug auf deren Durchmesser, nur auf den jeweils zugeordneten Gewindeabschnitt des Justierelements abgestimmt werden muss. Bei dem eingangs beschriebenen längeneinstellbaren Zweipunktlenker nach dem Stand der Technik bestehen demgegenüber konstruktionsbedingte Einschränkungen, insbesondere in Bezug auf die Gewindedurchmesser, weil die Justierhülse zwischen dem Gewindeabschnitt des dort beschriebenen Schaftes und dem Endabschnitt des dort beschriebenen Verbindungsrohres angeordnet ist.
Zweckmäßig ist der Schaft des ersten Lagerbauteils massiv ausgebildet. Den Schaft massiv auszubilden ist kostengünstiger als eine hohle, beispielsweise topfförmige, Ausbildung des Schaftes. Darüber hinaus ist durch den massiv ausgebildeten Schaft vorgegeben, dass der dem Schaft zugeordnete Gewindeabschnitt als Außengewinde ausgeführt ist, was in Bezug auf den Herstellungsaufwand ebenfalls günstiger ist als das Ausbilden eines Innengewindes.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist das Justierelement über dessen Längserstreckung hohl ausgebildet. Die Längserstreckung verläuft dabei in Axialrichtung des Justierelements. Durch die hohle Ausgestaltung des Justierelements kann die Masse gegenüber einer massiven Ausbildung bei gleich großem Widerstandsmoment gegen Biegung und Torsion reduziert werden. Insbesondere ist das Justierelement im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet, wobei in diesem Zusammenhang die Gewindeabschnitte des Justierelements als rotationssymmetrisch angesehen werden sollen. Eine Abweichung von dieser Rotationssymmetrie können mehrere am Umfang und jeweils paarweise zueinander angeordnete Flächen zum Verstellen des Justierelements darstellen. Die Flächen sind bevorzugt zu einem Sechskant, insbesondere einem Außensechskant, angeordnet, welcher vorteilhaft an dem Justierelement angeformt und einstückig mit diesem ausgebildet ist.
Bevorzugt sind die Gewindeabschnitte des Justierelements als Innengewinde ausgebildet. Durch diese Ausgestaltung sind der erste und der zweite Gewindeabschnitt des Justierelements im Einbauzustand vor Beschädigungen durch mechanische Einwirkung, wie beispielsweise Steinschlag, geschützt.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn das Justierelement vollumfänglich mit einer korrosionsschützenden galvanischen Beschichtung, insbesondere einer Zink-Nickel-Beschichtung, überzogen ist. Das Justierelement bildet zumindest mit einem Teil seiner Außenumfangsfläche im zusammengebauten Zustand des Zweipunktlenkers eine Mantelfläche desselben. An seinem bestimmungsgemäßen Verbauort im Bereich der Lenkung oder des Fahrwerks eines Nutzfahrzeugs ist das Justierelement korrosiv wirkenden Medien, wie beispielsweise Spritzwasser, ausgesetzt und bedarf daher eines wirksamen Korrosionsschutzes wie zum Beispiel der vorgenannten Zink-Nickel-Beschichtung. Im Anschluss an die Montage des Zweipunktlenkers wird dieser vorzugsweise lackiert, wobei die dann zugänglichen Oberflächenbereiche des Justierelements zusätzlich mit einer Lackschicht überzogen werden.
In vorteilhafter Weise ist der Gewindeabschnitt des Verbindungsrohres an einem Endabschnitt des Verbindungsrohres angeordnet und als Außengewinde ausgebildet. Der als Außengewinde ausgebildete Gewindeabschnitt des Verbindungsrohres ist mit dem zu diesem korrespondierenden zweiten Gewindeabschnitt des Justierelements verbunden, wobei der zweite Gewindeabschnitt als Innengewinde ausgebildet ist. Der Gewindeabschnitt des Verbindungsrohres wird somit von dem insbesondere mit einer Zink-Nickel-Beschichtung überzogenen Justierelement umschlossen und vor Beschädigungen durch mechanische Einwirkung und vor Korrosion geschützt.
Um den Zweipunktlenker nach erfolgter Längeneinstellung in der eingestellten Position festklemmen zu können, ist es günstig, wenn der Gewindeabschnitt des Verbindungsrohres geschlitzt ausgebildet ist. Durch Praxisversuche hat sich herausgestellt, dass zwei radial gegenüberliegend angeordnete Längsschlitze besonders geeignet sind, um dem Gewindeabschnitt des Verbindungsrohres die für eine Klemmung erforderliche Elastizität in Radialrichtung zu verleihen und den Gewindeabschnitt dennoch nicht zu stark zu schwächen. Die Längsschlitze durchsetzen die Stirnseite des Gewindeabschnitts des Verbindungsrohres. Der Endabschnitt des Verbindungsrohres ist in seinem Durchmesser vorteilhaft gegenüber dem Durchmesser des restlichen Verbindungsrohres reduziert ausgebildet, um die Durchmesser des Schaftes des ersten Lagerbauteils und des Gewindeabschnitts des Verbindungsrohres in etwa aneinander anzugleichen. Auf diese Weise kann das Justierelement zumindest im Wesentlichen rohrförmig ausgeführt werden.
Der Gewindeabschnitt des Schaftes kann beispielsweise ein linksgängiges Metrisches Gewinde M 30 × 1,5 – LH und der Gewindeabschnitt des Verbindungsrohres ein rechtsgängiges Metrisches Gewinde M 36 × 1,5 – RH aufweisen. Ist der Endabschnitt des Verbindungsrohres im Durchmesser reduziert ausgebildet, so weist dieser den zylindrischen Gewindeabschnitt und einen konischen Abschnitt auf, welcher die Differenzen in den Außen- und Innendurchmessern von Gewindeabschnitt und restlichem Verbindungsrohr überbrückt. Das Verbindungsrohr ist über dessen Längserstreckung vorteilhaft gerade oder im Wesentlichen gerade ausgebildet. Zwei- oder dreidimensional gekrümmt ausgebildete Verbindungsrohre sind ebenfalls vorstellbar, wobei dies in Abhängigkeit von der Ausprägung der Krümmung zu einer erhöhten Biegebeanspruchung in dem Zweipunktlenker führen kann. Bei der Auslegung von Schaft, Justierelement und Endabschnitt des Verbindungsrohres sind diese Randbedingungen zu berücksichtigen.
In vorteilhafter Weiterbildung weist der Schaft des ersten Lagerbauteils neben dem Gewindeabschnitt einen zylindrischen Zapfen auf, welcher sich an den Gewindeabschnitt anschließt und ein Ende des Schaftes bildet. Sind die Gewindeabschnitte des Justierelements axial zueinander beabstandet und als Innengewinde ausgebildet, können der Gewindeabschnitt des Schaftes und der Gewindeabschnitt des Verbindungsrohres konstruktionsbedingt nur abschnittsweise in das Justierelement eingeschraubt werden. Der Zapfen dient quasi als Drehmomentstütze, um trotz dieser geometrischen Gegebenheit keine Einbußen in Bezug auf das maximal zwischen dem ersten Lagerbauteil und dem Verbindungsrohr übertragbare Biegemoment hinnehmen zu müssen. Um den Schaft und das Justierelement montieren zu können, ist der Zapfen im Durchmesser kleiner ausgebildet als der Gewindeabschnitt des Schaftes.
Zweckmäßig taucht der Zapfen im montierten Zustand formschlüssig in den Gewindeabschnitt des Verbindungsrohres ein. Durch die formschlüssige Abstützung des Zapfens an der Innenwandung des Gewindeabschnitts wird bewirkt, dass Biegemomente, die von dem ersten Lagerelement in den Zweipunktlenker oder umgekehrt eingeleitet werden, parallel zu der Übertragung durch das Justierelement auch über den Zapfen übertragen werden. Die formschlüssige Abstützung gewährleistet dabei, dass die Übertragung der Biegemomente durch den Zapfen nicht erst einsetzt, wenn die Weiterleitung von dem Gewindeabschnitt des Schaftes auf den ersten Gewindeabschnitt des Justierelements versagt hat. Der vorzugsweise durch Drehen hergestellte Zapfen und der Innendurchmesser des Gewindeabschnitts des Verbindungsrohres sind daher über eine Spielpassung mit geringem Spiel gefügt. Vorteilhaft wird der Zapfen vor dem Einschieben in den Gewindeabschnitt befettet, um eine Abdichtung zum Schutz vor einem Eindringen korrosiv wirkender Medien in das Verbindungsrohr zu bewirken.
Bevorzugt weist eine Wandung des über dessen Längserstreckung hohl ausgebildeten Justierelements mehrere Schlitze auf, welche die Wandung durchsetzen und innerhalb der Wandung einen geschlossenen Konturverlauf aufweisen. Durch die sich vorzugsweise in Axialrichtung des Justierelements erstreckenden Schlitze wird es in Verbindung mit dem ebenfalls geschlitzt ausgebildeten Gewindeabschnitt des Verbindungsrohres möglich, dass die nach erfolgter Längeneinstellung des Zweipunktlenkers erreichte Position durch Klemmung fixiert werden kann. Durch Praxisversuche hat sich herausgestellt, dass bei drei gleichmäßig über den Umfang des Justierelements verteilten Längsschlitzen eine gute Klemmung bei noch ausreichender Stabilität des Justierelements erreicht werden kann. Das Justierelement mit drei Längsschlitzen und den Gewindeabschnitt des Verbindungsrohres mit zwei Längsschlitzen zu versehen, hat den Vorteil, dass maximal ein Längsschlitz des Justierelements mit einem Längsschlitz des Gewindeabschnitts überlappen kann. Durch den innerhalb der Wandung geschlossenen ausgebildeten Konturverlauf wird erreicht, dass der erste und der zweite Gewindeabschnitt des Justierelements nicht geschwächt werden.
Zudem ist es bevorzugt, wenn der Zweipunktlenker genau eine Klemmschelle aufweist und die Klemmschelle das Justierelement im Abstand zu dessen axialen Enden umschließt. Die Klemmschelle umschließt das Justierelement im Wesentlichen in dem Bereich der axialen Mitte der Schlitze, die die Wandung des Justierelements durchsetzen. Auf diese Weise wird das Justierelement in dem Bereich geklemmt, in welchem es seine größte Elastizität aufweist. Ist das Justierelement vollumfänglich mit einer korrosionsschützenden galvanischen Beschichtung, beispielsweise einer Zink-Nickel-Beschichtung, überzogen, hat eine das Justierelement umschießende Klemmschelle den Vorteil, dass der Korrosionsschutz unterhalb der Klemmschelle auch gewährleistet ist, wenn bei der sich an die Montage anschließenden Lackierung des Zweipunktlenkers in diesem Bereich kein Lackauftrag erfolgt.
Vorteilhaft kreuzen sich die Achsen einer der Klemmschelle zugeordneten Klemmschraube und des Justierelements und die Klemmschraube taucht im montierten Zustand abschnittsweise in eine umlaufende Nut des Justierelements ein. Mit den Achsen sind hier die Mittellängsachsen gemeint. Unter sich kreuzenden Achsen ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass der kürzeste Abstand beider Achsen ungleich null ist oder, mit anderen Worten, dass die Achsen im Raum keinen gemeinsamen Schnittpunkt haben. Die Achsen der Klemmschraube und des Justierelements kreuzen sich bevorzugt unter einem Winkel von 90 Grad. Durch diese Anordnung werden die Klemmschelle, das Justierelement, der Gewindeabschnitt des Verbindungsrohres und der Zapfen radial gegeneinander verspannt. Die umlaufende Nut des Justierelements ist im Querschnitt kreissegmentförmig oder halbrund ausgebildet mit einem Radius, welcher dem Radius der Klemmschraube zumindest im Wesentlichen entspricht. Im montierten Zustand liegt die Klemmschraube insbesondere zumindest im Wesentlichen formschlüssig an der Wandung der Nut an. Dadurch sind die Klemmschelle mit der Klemmschraube und das Justierelement in Axialrichtung des Justierelements zueinander in ihrer Lage fixiert. Bevorzugt liegen die Achsen des Gewindeabschnitts des Schaftes, des Zapfens, des Justierelements und des Gewindeabschnitts des Verbindungsrohres auf einer gemeinsamen Geraden.
Die Nut ist vorteilhaft in der axialen Mitte der die Wandung des Justierelements durchsetzenden Schlitze angeordnet, weil das Justierelement an dieser Stelle seine größte Elastizität aufweist und somit eine wirksame Klemmung möglich ist. Durch die Nut wird darüber hinaus das eingangs beschriebene Problem vermieden, dass die gewünschte Klemmwirkung der Klemmschelle aufgrund unsachgemäßer Anwendung nicht erreicht wird, weil die Klemmschelle an einem oder in unmittelbarer Nähe eines geschlossen ausgebildeten Umfangs des Justierelements angesetzt wird. Im Rahmen der Montage kann die Klemmschraube bei zuvor auf das Justierelement aufgesetzter Klemmschelle vorteilhaft nur im Bereich der umlaufenden Nut montiert werden.
Zweckmäßigerweise sind das Justierelement, der Gewindeabschnitt des Verbindungsrohres und der Zapfen im montierten Zustand durch die Klemmschelle auf Block zusammengedrückt. Durch das Zusammendrücken auf Block, also ohne Spiel, wird eine sichere Fixierung der nach der Längeneinstellung des Zweipunktlenkers vorliegenden Position gewährleistet. Darüber hinaus kann der Zapfen seine zuvor beschriebene Funktion als Drehmomentstütze aufgrund der in diesem Zustand vorliegenden Spielfreiheit optimal erfüllen.
Bevorzugt ist das zweite Lagerbauteil starr, insbesondere mittels einer Umformverbindung, mit dem Verbindungsrohr verbunden. Die Umformverbindung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein dem zweiten Lagerbauteil zugeordneter Profilschaft mit einer teilweise umlaufenden Wellenkontur in das dem ersten Lagerbauteil abgewandte Ende des Verbindungsrohres eingeschoben und anschließend durch einen Warm- oder Kaltprägevorgang starr mit diesem verbunden wird. Die Längeneinstellung des Zweipunktlenkers kann über das mit dem ersten Lagerbauteil verbundene Justierelement erfolgen. Es ist daher nicht erforderlich, an der Anbindungsstelle des zweiten Lagerbauteils zu dem Verbindungsrohr eine weitere Einstellmöglichkeit vorzusehen.
Vorteilhaft ist der Zweipunktlenker als Spurstange ausgebildet. Darüber hinaus kann der Zweipunktlenker auch als Lenkstange oder als Panhardstab ausgebildet sein. Lenkstangen, die bei Nutzfahrzeuganwendungen auch als Lenkschubstangen bezeichnet werden, erstrecken sich im Einbauzustand im Nutzfahrzeug in der Regel im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung und können sowohl ein gerade ausgebildetes als auch ein gekrümmtes Verbindungsrohr aufweisen. Lenkgestängeanordnungen von Nutzfahrzeugen weisen neben Lenkstangen auch eine oder mehrere Spurstangen auf, wobei sich die Spurstangen in der Regel in Fahrzeugquerrichtung erstrecken und meistens ein Verbindungsrohr aufweisen, welches über dessen vollständige Längserstreckung gerade ausgebildet ist. Daneben sind auch Spurstangen gebräuchlich, deren Verbindungsrohre überwiegend gerade ausgebildet sind mit abgewinkelten Endabschnitten. Panhardstäbe werden bei Nutzfahrzeugen mit Starrachsen zur Achsführung verwendet und sollen unkontrollierte Seitwärtsbewegungen der Achse verhindern. Um Lenkgestängeanordnungen einstellen zu können, werden Lenkstangen und Spurstangen in der Regel längeneinstellar ausgeführt. Ebenso werden Panhardstäbe häufig längeneinstellbar ausgeführt, um auf diese Weise Einstellungen an der Achsführung vornehmen zu können.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellender Zeichnungen näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Bauteile oder Elemente beziehen. Dabei zeigt:
1 in einer perspektivischen Darstellung eine Vorderachse eines Nutzfahrzeugs mit Teilen eines Lenkgestänges gemäß dem Stand der Technik;
2 in einer perspektivischen Darstellung einen Zweipunktlenker gemäß der Erfindung;
3 in einer Explosionsdarstellung einen Endabschnitt des Zweipunktlenkers aus 2;
4 in einer teilweise geschnittenen Darstellung ein erstes Lagerbauteil des Zweipunktlenkers;
5 in einer Schnittdarstellung ein Justierelement des Zweipunktlenkers;
6 in einer teilweise geschnittenen Zusammenbaudarstellung den Endabschnitt des Zweipunktlenkers aus 3 in einer ersten Einstellposition und
7 in einer teilweise geschnittenen Zusammenbaudarstellung den Endabschnitt des Zweipunktlenkers aus 3 in einer zweiten Einstellposition.
1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Vorderachse 1 eines Nutzfahrzeugs mit einem Lenkgestänge, welches einen als Lenkstange 2 und einen als Spurstange 3 ausgebildeten Zweipunktlenker aufweist. Die im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung 4 ausgerichtete Lenkstange 2 und die im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung 5 ausgerichtete Spurstange 3 stehen über Hebelanordnungen in einer Wirkverbindung. Die Spurstange 3 weist ein gerade ausgebildetes Verbindungsrohr 6 auf. Die Lenkstange 2 weist ein gekrümmt ausgebildetes Verbindungsrohr 7 auf. Die Spurstange 3 verbindet einen Spurhebel 8 eines Radträgers einer ersten Fahrzeugseite mit dem durch ein weiteres Bauteil verdeckten Spurhebel des gegenüberliegenden Radträgers der anderen Fahrzeugseite. Die Lenkstange 2 verbindet einen Hebel eines Lenkgetriebes mit einem Lenkhebel 9, welcher einem der beiden durch die Spurstange 3 verbundenen Radträger zugeordnet ist.
An ihren Enden weist die Spurstange 3 ein erstes 10 und ein zweites Lagerbauteil 11 auf, welche jeweils als Radialkugelgelenk mit einem Gewindeschaft ausgebildet sind, wobei ein Gewindeschaft ein Linksgewinde und der andere Gewindeschaft ein Rechtsgewinde aufweist. Die beiden Gewindeschäfte sind jeweils endseitig in das Verbindungsrohr 6 eingeschraubt. Durch Drehen des Verbindungsrohres kann die Länge der Spurstange 3 und somit der sogenannte Spurwinkel der nicht dargestellten Räder eingestellt werden. Nach dem Einstellen der Spur wird die Länge der Spurstange durch Klemmschellen 12, 13 fixiert, die die beiden Endabschnitte des Verbindungsrohres 6 und den jeweils zugeordneten Gewindeschaft umgreifen. Die Lenkstange 2 weist ein drittes Lagerbauteil 14 auf, welches ebenfalls als Radialkugelgelenk ausgebildet und mit einem Gewindeschaft endseitig in das Verbindungsrohr 7 eingeschraubt ist. Ebenso wie die Spurstange 3 ist auch die Lenkstange 2 längeneinstellbar, wobei die Längeneinstellung nur in Verbindung mit dem dritten Lagerbauteil 14 erfolgt, und zwar wie eingangs im Zusammenhang mit der DE 199 00 264 A1 beschrieben. Die eingestellte Länge kann wiederum mit einer Klemmschelle 15 fixiert werden.
In 2 ist ein als Spurstange 20 ausgebildeter Zweipunktlenker mit einem ersten 21 und einem zweiten Lagerbauteil 22 dargestellt, wobei die beiden Lagerbauteile 21, 22 als Radialkugelgelenke ausgebildet und über ein Verbindungsrohr 23 miteinander verbunden sind. Ein dem zweiten Lagerbauteil 22 zugeordneter Profilschaft mit einer teilweise umlaufenden Wellenkontur ist in dem zugeordneten Ende des Verbindungsrohres 23 angeordnet und mit diesem durch einen Warmprägevorgang, der auch als Warmeinschlagen bezeichnet wird, starr verbunden. Das starr mit dem Profilschaft verbundene Ende des Verbindungsrohres 23 weist an seinem Außenumfang, bedingt durch das Warmeinschlagen, eine Profilierung auf, die hier allerdings nicht dargestellt ist. Über ein an dem gegenüberliegenden Ende des Verbindungsrohres angeordnetes Justierelement 24 ist die Spurstange 20 längeneinstellbar. Zum Verändern der Länge der Spurstange 20, beispielsweise im Rahmen der Spureinstellung bei einem Nutzfahrzeug, kann ein Maulschlüssel, der auch als Gabelschlüssel bezeichnet wird, auf einen an dem Justierelement 24 angeformten Sechskant 25 aufgesetzt und damit das Justierelement 24 gedreht werden. Nach erfolgter Längeneinstellung kann die eingestellte Position durch eine Klemmschelle 26 fixiert werden. Hierzu kann die Klemmschelle 26 mit einer Klemmschraube 27 zusammengedrückt werden.
Wie in 3 zu erkennen ist, weist das Verbindungsrohr 23 an seinem dem ersten Lagerbauteil 21 zugewandten Endabschnitt 39 einen im Durchmesser reduzierten Bereich auf. Der im Durchmesser reduzierte Bereich weist einen Gewindeabschnitt 40 auf, der endseitig an dem Verbindungsrohr 23 angeordnet und als rechtsgängiges Außengewinde ausgebildet ist. Der Gewindeabschnitt 40 ist ebenso wie das Justierelement 24 geschlitzt ausgebildet. Konkret weist der Gewindeabschnitt zwei radial gegenüberliegend angeordnete Längsschlitze 41 auf, welche die Stirnseite des Gewindeabschnitts 40 durchsetzen. Der Endabschnitt 39 wird gebildet aus dem Gewindeabschnitt 40 und einem sich daran anschließenden konischen Abschnitt 42, welcher die Differenzen in den Außen- und Innendurchmessern von Gewindeabschnitt 40 und restlichem Verbindungsrohr 23 überbrückt.
4 zeigt das als Radialkugelgelenk ausgebildete erste Lagerbauteil 21 mit einem Gehäuse 28, welches einstückig mit einem sich von dem Gehäuse 28 weg erstreckenden, massiven Schaft 29 ausgebildet ist. Der Schaft 29 weist einen Gewindeabschnitt 30 und einen sich an diesen anschließenden zylindrischen Zapfen 31 auf. Der zylindrische Zapfen 31 bildet das freie Ende des massiven Schaftes 29 und ist im Durchmesser kleiner ausgebildet als der Gewindeabschnitt 30.
5 ist zu entnehmen, dass das Justierelement 24 hohl ausgebildet ist, wobei eine Wandung 34 des Justierelements 24 mehrere Schlitze 32 aufweist, welche die Wandung 34 durchsetzen und innerhalb der Wandung 34 einen geschlossenen Konturverlauf aufweisen. Das Justierelement 24 weist drei Schlitze 32 auf, welche gleichmäßig über dessen Umfang verteilt sind, wobei die Schlitze 32 als Längsschlitze ausgebildet sind, die sich in Axialrichtung 33 des Justierelements 24 erstrecken. In etwa mittig in dessen Längserstreckung in Axialrichtung 33 weist das Justierelement 24 eine umlaufende Nut 35 auf. Die Nut 35 ist zugleich in etwa in der axialen Mitte der die Wandung 34 des Justierelements 24 durchsetzenden Schlitze 32 angeordnet, weil das Justierelement 24 an dieser Stelle seine größte radiale Elastizität aufweist und hier somit eine wirksame Klemmung möglich ist.
Das Justierelement 24 weist einen ersten Gewindeabschnitt 36 auf, der als linksgängiges Innengewinde ausgebildet ist und mit dem Gewindeabschnitt 30 des ersten Lagerbauteils 21 korrespondiert. Axial von dem ersten Gewindeabschnitt 36 beabstandet weist das Justierelement 24 einen zweiten Gewindeabschnitt 37 auf, der als rechtsgängiges Innengewinde ausgebildet ist und mit dem Gewindeabschnitt 40 des Verbindungsrohres 23 korrespondiert. Bezogen auf dessen Achse 38 ist das Justierelement 24 im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet, wobei der Sechskant 25, der als Außensechskant ausgebildet ist, und die Schlitze 32 eine Abweichung von der Rotationssymmetrie darstellen. Das Justierelement ist vollumfänglich mit einer korrosionsschützenden Zink-Nickel-Beschichtung überzogen.
6 zeigt den Endbereich der längeneinstellbaren Spurstange 20, der das erste Lagerbauteil 21 umfasst, wobei das erste Lagerbauteil 21 über das Justierelement 24 mit dem Verbindungsrohr 23 verbunden ist. Dabei wirken der Gewindeabschnitt 30 des ersten Lagerbauteils 21 mit dem ersten Gewindeabschnitt 36 des Justierelements 24 und der Gewindeabschnitt 40 des Verbindungsrohres 23 mit dem zweiten Gewindeabschnitt 37 des Justierelements 24 zusammen. In der dargestellten Anordnung von erstem Lagerbauteil 21, Verbindungsrohr 23 und Justierelement 24 weist die Spurstange 20 ihre kleinstmögliche einstellbare Länge auf. Die Achsen des Gewindeabschnitts 30 des Schaftes 29, des zylindrischen Zapfens 31, des Justierelements 24 und des Gewindeabschnitts 40 des Verbindungsrohres 23 liegen auf einer gemeinsamen Geraden.
Dagegen weist die Spurstange 20 in ihrer in 7 gezeigten Anordnung von erstem Lagerbauteil 21, Verbindungsrohr 23 und Justierelement 24 ihre maximal zulässige Längeneinstellung bei bestimmungsgemäßer Verwendung auf. Die maximal zulässige Längeneinstellung wird dabei zum einen begrenzt durch erforderliche Mindestüberdeckungen der zusammenwirkenden Gewindeabschnitte derart, dass die einwirkenden Kräfte und Momente sicher aufgenommen werden können. Zum anderen muss sichergestellt sein, dass der zylindrische Zapfen 31 zumindest soweit in den Gewindeabschnitt 40 des Verbindungsrohres 23 eintaucht, dass der Innenraum des Verbindungsrohres 23 vor dem unerwünschten Eintritt von Spritzwasser durch die zwei Längsschlitze 41 geschützt ist. Die Klemmschraube 27 der Klemmschelle 26 taucht mit einem Teil ihres Umfangs in die umlaufende Nut 35 des Justierelements 24 ein und bewirkt somit eine formschlüssige Sicherung gegen axiales Verschieben der Klemmschelle 26. Die Achse 43 der Klemmschraube 27 kreuzt sich mit der Achse 38 des Justierelements 24. Durch Anziehen der Klemmschraube 27 wird über die Klemmschelle 26 in das Justierelement 24 eine Klemmkraft einleitet, die den Gewindeabschnitt 40 des Verbindungsrohres 23 und den Zapfen 31 des massiven Schaftes 29 auf Block zusammengedrückt.
Bezugszeichenliste

1: Vorderachse
2: Lenkstange
3: Spurstange
4: Fahrzeuglängsrichtung
5: Fahrzeugquerrichtung
6: Verbindungsrohr
7: Verbindungsrohr
8: Spurhebel
9: Lenkhebel
10: erstes Lagerbauteil, Radialkugelgelenk
11: zweites Lagerbauteil, Radialkugelgelenk
12: Klemmschelle
13: Klemmschelle
14: drittes Lagerbauteil, Radialkugelgelenk
15: Klemmschelle
20: Zweipunktlenker, Spurstange
21: erstes Lagerbauteil, Radialkugelgelenk
22: zweites Lagerbauteil, Radialkugelgelenk
23: Verbindungsrohr
24: Justierelement
25: Sechskant
26: Klemmschelle
27: Klemmschraube
28: Gehäuse
29: Schaft
30: Gewindeabschnitt
31: zylindrischer Zapfen
32: Schlitz
33: Axialrichtung
34: Wandung
35: Nut
36: erster Gewindeabschnitt
37: zweiter Gewindeabschnitt
38: Achse des Justierelements
39: Endabschnitt
40: Gewindeabschnitt
41: Längsschlitz
42: konischer Abschnitt
43: Achse der Klemmschraube

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19900264 A1 [0003, 0037]

Claims

Längeneinstellbarer Zweipunktlenker (20), insbesondere für eine Lenkung oder ein Fahrwerk eines Nutzfahrzeugs, der Zweipunktlenker (20) aufweisend ein erstes (21) und ein zweites Lagerbauteil (22), ein die beiden Lagerbauteile (21, 22) verbindendes Verbindungsrohr (23) und ein Justierelement (24) zur Längeneinstellung des Zweipunktlenkers (20), wobei das erste Lagerbauteil (21) einen Schaft (29) mit einem Gewindeabschnitt (30) aufweist und über diesen Gewindeabschnitt (30) mit einem korrespondierenden ersten Gewindeabschnitt (36) des Justierelements (24) verbunden ist und wobei das Justierelement (24) zugleich einen zweiten Gewindeabschnitt (37) mit einer zu der Gewindeorientierung des ersten Gewindeabschnitts (36) entgegengesetzten Gewindeorientierung aufweist, wobei der zweite Gewindeabschnitt (37) mit einem zu diesem korrespondierenden Gewindeabschnitt (40) des Verbindungsrohres (23) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindeabschnitte (36, 37) des Justierelements (24) axial zueinander beabstandet sind.
Zweipunktlenker (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindeabschnitte (30, 40) des Schaftes (29) und des Verbindungsrohres (23) axial zueinander beabstandet sind.
Zweipunktlenker (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (29) des ersten Lagerbauteils (21) massiv ausgebildet ist.
Zweipunktlenker (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Justierelement (24) über dessen Längserstreckung hohl ausgebildet ist.
Zweipunktlenker (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindeabschnitte (36, 37) des Justierelements (24) als Innengewinde ausgebildet sind.
Zweipunktlenker (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Justierelement (24) vollumfänglich mit einer korrosionsschützenden galvanischen Beschichtung, insbesondere einer Zink-Nickel-Beschichtung, überzogen ist.
Zweipunktlenker (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindeabschnitt (40) des Verbindungsrohres (23) an einem Endabschnitt (39) des Verbindungsrohres (23) angeordnet und als Außengewinde ausgebildet ist.
Zweipunktlenker (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindeabschnitt (40) des Verbindungsrohres (23) geschlitzt ausgebildet ist.
Zweipunktlenker (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (29) des ersten Lagerbauteils (21) neben dem Gewindeabschnitt (30) einen zylindrischen Zapfen (31) aufweist, welcher sich an den Gewindeabschnitt (30) anschließt und ein Ende des Schaftes (29) bildet.
Zweipunktlenker (20) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (31) im montierten Zustand formschlüssig in den Gewindeabschnitt (40) des Verbindungsrohres (23) eintaucht.
Zweipunktlenker (20) nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wandung (34) des über dessen Längserstreckung hohl ausgebildeten Justierelements (24) mehrere Schlitze (32) aufweist, welche die Wandung (34) durchsetzen und innerhalb der Wandung (34) einen geschlossenen Konturverlauf aufweisen.
Zweipunklenker (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zweipunktlenker (20) genau eine Klemmschelle (26) aufweist und die Klemmschelle (26) das Justierelement (24) im Abstand zu dessen axialen Enden umschließt.
Zweipunktlenker (20) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Achsen (38, 43) einer der Klemmschelle (26) zugeordneten Klemmschraube (27) und des Justierelements (24) kreuzen und die Klemmschraube (27) im montierten Zustand abschnittsweise in eine umlaufende Nut (35) des Justierelements (24) eintaucht.
Zweipunktlenker (20) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Justierelement (24), der Gewindeabschnitt (40) des Verbindungsrohres (23) und der Zapfen (31) im montierten Zustand durch die Klemmschelle (26) auf Block zusammengedrückt sind.
Zweipunktlenker (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Lagerbauteil (22) starr, insbesondere mittels einer Umformverbindung, mit dem Verbindungsrohr (23) verbunden ist.
Zweipunktlenker (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zweipunktlenker als Spurstange (20) ausgebildet ist.