DE10209109A1

DE10209109A1 - Fahrzeugachse in der Bauart als Halbachse

Info

Publication number: DE10209109A1
Application number: DE2002109109
Authority: DE
Inventors: Juergen Kloss; Klaus Thiel
Original assignee: BPW Bergische Achsen KG
Current assignee: BPW Fahrzeugtechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2002-03-01
Filing date: 2002-03-01
Publication date: 2003-09-11
Anticipated expiration: 2022-03-02
Also published as: DE10209109B4

Abstract

Vorgeschlagen wird eine Fahrzeugachse in der Bauart als Halbachse mit einem Achsrohr (12), welches sowohl an seinem inneren, der Fahrzeugmitte zugewandten wie auch im Bereich seines äußeren Endes an Rahmenteilen (4, 3) des Fahrzeugrahmens befestigbar ist. Koaxial in dem Achsrohr ist ein Führungsrohr (11) angeordnet, welches im Bereich des äußeren Endes (13b) des Achsrohres (12) drehbar gelagert ist. Das äußere Ende des Führungsrohres (11) ist drehfest mit einem das Fahrzeugrad (5) lagernden Schwinghebel (9) verbunden. Um bei einer Fahrzeugachse, welche die Möglichkeit einer Einstellung von Vorspur und/oder Sturz bietet, die Gefahr einer ungewollten Änderung der vorgenommenen Einstellung infolge der im Fahrbetrieb wirkenden fahrdynamischen Kräfte gering zu halten, sind erfindungsgemäß Einstellmittel (8, 22) zur Einstellung der Höhenposition und/oder der Position in Fahrzeuglängsrichtung mindestens eines Endes des Achsrohres (12) relativ zu dem Fahrzeugrahmen vorgesehen. Gemäß einer Ausgestaltung können die Einstellmittel Schrauben (22a, 22b, 22c, 22d) umfassen, welche gleichmäßig um das Achsrohr (12) herum angeordnet sind, um so die Position des inneren Endes des Achsrohres (12) in Bezug auf den Fahrzeugrahmen zu verändern.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugachse in der Bauart als Halbachse, mit einem sich quer oder schräg zur Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Achsrohr, welches sowohl an seinem inneren, der Fahrzeugmitte zugewandten wie auch im Bereich seines äußeren Endes an Rahmenteilen des Fahrzeugrahmens befestigbar ist, und mit einem koaxial in dem Achsrohr angeordneten, im Bereich von dessen äußerem Ende drehbar in dem Achsrohr gelagerten Führungsrohr, dessen äußeres Ende drehfest mit einem das Fahrzeugrad lagernden Schwinghebel verbunden ist.

Eine solche Fahrzeugachse in der Bauart als Halbachse ist z. B. aus der DE 299 12 479 U1 bekannt.

Derartige Halbachsen lassen sich in der Regel nicht so exakt an den Rahmenteilen des Fahrzeugrahmens befestigen, daß die Spur bzw. der Sturz des Fahrzeugrades in jedem Fall den vom Fahrzeughersteller gewünschten, optimalen Wert aufweist. Vielmehr ist es in der Praxis häufig erforderlich, nach der Montage der Fahrzeugachse oder auch im Rahmen von deren Montage auch die Vorspur bzw. den Sturz des jeweiligen Fahrzeugrades auf den bestmöglichen Wert einzustellen. Hierzu wird häufig der die Radlagerung aufweisende Achsschenkel erst dann an dem einseitig schränkbar gelagerten Schwinghebel befestigt, wenn die Fahrzeugachse bereits am Fahrzeugrahmen montiert ist. Erst zu diesem Zeitpunkt wird die gewünschte Vorspur bzw. der Sturz ermittelt, und sodann der Achsschenkel in der diesbezüglich optimalen Stellung an dem Schwinghebel befestigt.

Diese Befestigung erfolgt daher an einem Ort, der, da er sich in unmittelbarer Nähe des Rades bzw. des Schwinghebels befindet, den im Fahrbetrieb wirkenden fahrdynamischen Kräften in einem besonderen Maße ausgesetzt ist. Es besteht daher, sofern der Achsschenkel mit dem Schwinghebel nicht z. B. durch Schweißen formschlüssig verbunden wird, die Gefahr einer späteren ungewollten Änderung von Vorspur bzw. Sturz infolge der hohen mechanischen Kräfte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer in der Bauart als Halbachse ausgeführten Fahrzeugachse mit der Möglichkeit der Einstellung von Vorspur und/oder Sturz die Gefahr einer ungewollten Änderung der vorgenommenen Einstellung infolge der im Fahrbetrieb wirkenden fahrdynamischen Kräfte gering zu halten.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Fahrzeugachse mit den eingangs angegebenen Merkmalen gekennzeichnet durch Einstellmittel zur Einstellung der Höhenposition und/oder der Position in Fahrzeuglängsrichtung mindestens eines Endes des Achsrohres relativ zu dem Fahrzeugrahmen.

Erfindungsgemäß erfolgt also die Einstellung von Vorspur bzw. Sturz des Fahrzeugrades an einem Ort, an dem sich die im Fahrbetrieb wirkenden dynamischen Kräfte weniger stark auswirken, als z. B. direkt im Bereich der Radlagerung und des Achsschenkels. Auch bei längerem Fahrbetrieb ist die Gefahr einer ungewollten Änderung der einmal vorgenommenen Einstellung nur gering. Des weiteren können diese Vorteile erreicht werden, ohne daß eine einmal vorgenommene Einstellung irreversibel ist.

Bevorzugt wird eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugachse, bei der starr an dem Fahrzeugrahmen ein Ring befestigt ist, welcher gegenüber dem Ende des Achsrohres einen Ringspalt aufweist, wobei die Einstellmittel mindestens ein Stützelement umfassen, welches sich radial einerseits gegenüber dem Achsrohr, und andererseits gegenüber dem Ring abstützt. Der starr an dem Fahrzeugrahmen befestigte Ring ist vorzugsweise so ausgebildet, daß er das innere Ende des Achsrohres umgibt. In diesem Fall befindet sich der Ringspalt zwischen der Innenseite des Rings und der Außenseite des Achsrohres. Ebenso ist es aber auch möglich, daß sich der Ring innen und das Ende des Achsrohres außen befindet, das Achsrohr also den Ring unter Belassung eines Ringspaltes umgibt. Auch in diesem Fall umfassen die erfindungsgemäßen Einstellmittel mindestens ein Stützelement, welches sich radial einerseits gegenüber dem Achsrohr, und andererseits gegenüber dem Ring abstützt.

Eine weitere Ausgestaltung der Fahrzeugachse ist gekennzeichnet durch mehrere gleichmäßig über den Umfang des Ringspalts verteilte Stützelemente, deren radiale Position jeweils unabhängig einstellbar ist. Auf diese Weise lassen sich mit ein- und demselben Einstellmittel sowohl die Vorspur wie auch der Sturz des Fahrzeugrades einstellen. Zur Erleichterung dieser Einstellarbeiten ist es von Vorteil, wenn die Anzahl der gleichmäßig über den Umfang des Ringspalts verteilten Stützelemente vier beträgt.

Als Stützelemente besonders bevorzugt sind Schrauben. Es ist ferner von Vorteil, wenn die Enden der Schrauben kegelförmig gestaltet sind und sich in ebenfalls kegelförmig gestalteten Einsenkungen abstützen. Auf diese Weise führen Setzungserscheinungen, wie sie im Laufe der Zeit z. B. durch Verwindungen oder Schwingungen im Fahrwerksbereich auftreten können, nicht zu einer nennenswerten Änderung der eingestellten Werte für Vorspur bzw. Sturz.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher anhand der einzelnen Figuren erläutert. Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 in einer Draufsicht Teile eines Fahrzeugrahmens eines Anhängerfahrzeuges mit einer daran befestigten Fahrzeugachse in der Bauart als Halbachse;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der in Fig. 1 eingezeichneten Schnittebene II-II in vergrößertem Maßstab;
Fig. 3 einen Querschnitt entlang der in Fig. 1 eingezeichneten Schnittebene III-III in vergrößertem Maßstab und
Fig. 4 die Gegenstände nach Fig. 3 in einer anderen Lage zueinander.
Fig. 1 zeigt in Draufsicht einen Teil eines Anhängerfahrzeuges. Derartige Fahrzeuge werden, vor allem wenn sie z. B. als Verkaufswagen eingesetzt werden, gerne mit sogenannten Halbachsen ausgestattet. Halbachsen lassen sich kürzer als die Hälfte der Wagenbreite ausführen, wodurch ein Mittelbereich 1 des Fahrgestells frei von irgendwelchen Fahrwerks- oder Achsteilen bleibt. Dieser Mittelbereich 1 beidseits der Fahrzeugmittellinie 2 kann dann abgesenkt und auf diese Weise z. B. als begehbarer Mittelgang genutzt werden.
In Längsrichtung des Anhängers erstrecken sich Rahmenprofile 3, 4 des Fahrzeugrahmens. Rahmenprofil 3 ist im vorliegenden Fall das äußere Profil, Rahmenprofil 4 das innere Profil. Bestandteil des Fahrzeugrahmens sind außerdem noch Querprofile, die jedoch auf der Zeichnung nicht dargestellt sind.
Das Fahrzeugrad 5 ist mit seiner Lagerachse 6 auf einem Achsschenkel 7 drehbar gelagert. Durch Verschweißen 8 ist der Achsschenkel 7 am freien Ende eines Schwinghebels 9 befestigt. An seinem vorderen Ende ist der Schwinghebel 9 mit einer Kröpfung 10 versehen und dort drehfest mit z. B. einem Drehstab 11b und einem hohlen, kurzen Führungsrohr 11 für den Drehstab verbunden. Insbesondere lagert das Führungsrohr 11 das außenliegende Ende des Dreh- oder Torsionsstabes 11b in dem Achsrohr 12. Der Torsionsstab ist zumindest auf einem Teil seiner Länge um seine Mittelachse 13 drehbar, wohingegen das koaxial zu dem Führungsrohr 11 angeordnete Achsrohr 12 starr, jedoch lösbar an den Rahmenprofilen 3, 4 des Fahrzeugrahmens befestigt ist. Das innere Ende 11a des Drehstabs 11b ist fest in dem Achsrohr eingespannt (Fig. 2).
Ebenso ist es aber auch möglich, ein Führungsrohr mit dem daran drehfest befestigten Schwinghebel 9 auf ganzer Länge in dem umgebenden Achsrohr 12 zu lagern. In diesem Fall muß die Federung auf andere Weise verwirklicht werden, etwa durch unmittelbar an dem Schwinghebel 9 angreifende Federelemente.
Im Bereich des äußeren Rahmenprofils 3 ist das außenliegende Achsrohr 12 mit einer Anschlußplatte 14 verbunden, vorzugsweise über eine Schweißverbindung. Die sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Anschlußplatte 14 ist mit der Außenseite 15 des Rahmenprofils 3 über Verschraubungen 16 verbunden. Vorzugsweise ist das Rahmenprofil 3 mit Öffnungen versehen, wobei das Achsrohr 12 eine große Öffnung des Rahmenprofils 3 durchdringt, wohingegen kleinere Öffnungen des Rahmenprofils dem Anschluß der Verschraubungen 16 mit der Anschlußplatte 14 dienen.
Während das äußere Ende des Achsrohres 12 in der beschriebenen Weise an dem Rahmenprofil 3 befestigt ist, ist das innere Ende 13a des Achsrohres 12 drehfest an dem inneren Rahmenprofil 4 festlegbar. Hierzu ist, wie insbesondere Fig. 2 im Detail erkennen läßt, an die Außenseite 17 des inneren Rahmenprofils 4 ein Ring 18 angeschweißt, welcher das innere Ende 13a des Achsrohres 12 umgibt. Ein Ringspalt 21 befindet sich zwischen Ring 18 und Achsrohr 12, d. h. zwischen der zylindrischen Innenfläche 19 des Rings und der ebenfalls zylindrischen Mantelfläche 20 des Achsrohrs 12. Das radiale Spiel s des Ringspalts 21 stellt jenes Maß dar, in welchem die Position des Endes 13a des Achsrohrs in jede Richtung gegenüber der Mittellage veränderbar und damit einstellbar ist. Durch diese Einstellung läßt sich zum einen die Vorspur des Fahrzeugrades 5, und zum anderen dessen Sturz, d. h. die Neigung des Fahrzeugrades gegenüber dem Untergrund, einstellen.
Einzelheiten zu diesem Einstellvorgang sowie den hierzu verwendeten Einstellmitteln werden nachfolgend anhand der Fig. 3 und 4 erläutert. Über den Umfang des Ringspalts 21 sind insgesamt vier Stützelemente 22 verteilt. Jedes Stützelement 22 ist eine Schraube, die zu ihrer Betätigung mit einem Innensechskant 23 versehen ist. Zur Feststellung der Schraube 22 dient eine Kontermutter 23a, welche auf dem Außengewinde der Schraube 22 konterbar ist. Die Schrauben 22 üben eine Stützkraft aus, indem sie sich einerseits mit ihrem Außengewinde an einem Innengewinde 24, und sich andererseits mit ihrem Schraubenende 25 in einer Einsenkung 26 abstützen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden die radial zu der Mittelachse 13 ausgerichteten Schrauben 22 von außen her betätigt, wobei sich das Innengewinde 24 an dem Ring 18, und die Einsenkung 26 in der Mantelfäche 20 des Achsrohres 12 befindet.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Einstellung sind alle drei als Stützelemente dienenden Schrauben 22a, 22b, 22c, 22d gleich weit radial betätigt, wodurch das Achsrohr 12 in exakt zentrischer Ausrichtung innerhalb des Rings 18 fixiert ist. Der Ringspalt 21 weist über seinen Umfang überall dasselbe Spiel s auf.
Fig. 4 zeigt demgegenüber eine geänderte Einstellung. Schraube 22b ist größtmöglich radial eingeschraubt, wohingegen Schraube 22d weitgehend zurückgezogen ist. Die Schrauben 22a und 22c weisen in etwa dieselbe Einstellung auf Hierdurch entsteht eine Exzentrizität e der Mittelachse 13 des Achsrohres 12 in Bezug auf die Mittelachse 13' des Rings 18. Durch individuelle und voneinander unabhängige Betätigung der einzelnen Schrauben 22a bis 22d läßt sich sowohl die Größe der Exzentrizität e wie auch deren Position exakt einstellen. Dies führt wiederum zu einer Veränderung und damit Einstellung der Vorspur bzw. des Sturzes des Fahrzeugrades 5. Bei der Vornahme der Einstellung ist es von Vorteil, jene Verschraubung 16, welche die Anschlußplatte 14 mit dem äußeren Rahmenprofil 3 verbindet, zunächst zur Lagesicherung nur leicht anzuziehen. Sobald unter Verwendung des Rings 18 sowie der Stützelemente 22 bzw. 22a bis 22d die zur Erzielung der korrekten Vorspur sowie des korrekten Sturzes notwendige Einstellung vorgenommen wurde, wird sodann auch die Verschraubung 16 endgültig angezogen, wobei die Anschlußplatte 14 und/oder das Rahmenprofil 3 der Einstellage entsprechend nachgibt.
Die Schraubenenden 25 sind kegelförmig gestaltet und stützen sich in den ebenfalls kegelförmig gestalteten Einsenkungen 26 ab. Wie Fig. 4 erkennen läßt, ist hierbei die Größe der kegelförmigen Einsenkung 26 so bemessen, daß selbst bei maximaler Exzentrizität e, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, sich das kegelförmige Schraubenende 25 noch zumindest teilweise in der entsprechenden Einsenkung 26 befindet.
Wegen der Hebelverhältnisse der Halbachse haben die im Fahrbetrieb wirkenden fahrdynamischen Kräfte nur einen relativ geringen Einfluß auf die Kraftverhältnisse im Bereich des inneren Endes 13a des Achsrohres 12. Die dort vorgenommene Einstellung unterliegt daher nur einer geringen Gefahr einer späteren ungewollten Änderung.
Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fahrzeugachse, welche auf der Zeichnung nicht dargestellt ist, kann das innere Ende 13a des Achsrohres 12 auch in der Weise an dem Rahmenprofil 4 befestigt sein, wie dies für die Befestigung des Achsrohres 12 mittels der Anschlußplatte 14 an dem äußeren Rahmenprofil 3 gilt. Zur Erzielung der erfindungsgemäßen Einstellbarkeit muß in diesem Fall die der Anschlußplatte 14 entsprechende Anschlußplatte sowohl horizontal wie vertikal versetzbar an dem Rahmenprofil 4 sein. Dies kann z. B. erreicht werden, indem die einerseits in der Anschlußplatte und andererseits in dem Rahmenprofil 4 angeordneten Befestigungslöcher mit entsprechendem Übermaß gestaltet werden. Auch auf diese Weise läßt sich im Bereich des inneren Endes 13a des Achsrohres der an dem Fahrzeugrad 5 wirkende Sturz bzw. die Vorspur einstellen.
Des weiteren ist es möglich, diese Einstellung von Vorspur und Sturz nicht wie voranstehend beschrieben an dem inneren Rahmenprofil 4 durchzuführen, sondern stattdessen an dem äußeren Rahmenprofil 3. Hierzu können die Anschlußplatte 14 ersetzbar an dem Rahmenprofil 3 befestigbar sein, z. B. durch entsprechende Befestigungsöffnungen mit Übermaß. Alternativ ist es möglich, den beim Ausführungsbeispiel an dem inneren Rahmenprofil 4 befestigten Ring 18 auch außen an dem äußeren Rahmenprofil 3 zu befestigen, um auf diese Weise dort die Anstellung des Achsrohres 12 in Bezug auf den Fahrzeugrahmen zu verändern und damit Vorspur bzw. Sturz einzustellen. Bezugszeichenliste 1 Mittelbereich
2 Fahrzeugmittellinie
3 Rahmenprofil
4 Rahmenprofil
5 Fahrzeugrad
6 Lagerachse
7 Achsschenkel
8 Verschweißung
9 Schwinghebel
10 Kröpfung
11 Führungsrohr bzw. Drehstab
12 Achsrohr
13 Mittelachse
13' Mittelachse
13a inneres Ende des Achsrohrs
13b äußeres Ende des Achsrohrs
14 Anschlußplatte
15 Außenseite
16 Verschraubung
17 Außenseite
18 Ring
19 Innenfläche
20 Mantelfläche
21 Ringspalt
22 Stützelement, Schraube
22a Stützelement, Schraube
22b Stützelement, Schraube
22c Stützelement, Schraube
22d Stützelement, Schraube
23 Sechskant
23a Kontermutter
24 Innengewinde
25 Schraubenende
26 Einsenkung
e Exzentrizität
s radiales Spiel

Claims

1. Fahrzeugachse in der Bauart als Halbachse, mit einem sich quer oder schräg zur Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Achsrohr (12), welches sowohl an seinem inneren, der Fahrzeugmitte zugewandten wie auch im Bereich seines äußeren Endes an Rahmenteilen (4, 3) des Fahrzeugrahmens befestigbar ist, und mit einem koaxial in dem Achsrohr (12) angeordneten, im Bereich von dessen äußerem Ende (13b) drehbar in dem Achsrohr (12) gelagerten Führungsrohr (11), dessen äußeres Ende drehfest mit einem das Fahrzeugrad (5) lagernden Schwinghebel (9) verbunden ist, gekennzeichnet durch Einstellmittel (18, 22) zur Einstellung der Höhenposition und/oder der Position in Fahrzeuglängsrichtung mindestens eines Endes des Achsrohres (12) relativ zu dem Fahrzeugrahmen.

2. Fahrzeugachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Einstellmittel (18, 22) die Höhenposition und/oder die Position in Fahrzeuglängsrichtung des inneren Endes (13a) des Achsrohres (12) einstellbar ist.

3. Fahrzeugachse nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß starr an dem Fahrzeugrahmen ein Ring (18) befestigt ist, welcher gegenüber dem Ende des Achsrohres (12) einen Ringspalt (21) aufweist, und daß die Einstellmittel mindesten ein Stützelement (22) umfassen, welches sich radial einerseits gegenüber dem Achsrohr (12) und andererseits gegenüber dem Ring (18) abstützt.

4. Fahrzeugachse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (18) das Ende des Achsrohres (12) umgibt, und sich das mindestens eine Stützelement (22) von außen auf dem Achsrohr (12) abstützt.

5. Fahrzeugachse nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, gekennzeichnet durch mehrere gleichmäßig über den Umfang des Ringspalts (21) verteilte Stützelemente (22a, 22b, 22c, 22d), deren radiale Position jeweils unabhängig einstellbar ist.

6. Fahrzeugachse nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch vier gleichmäßig über den Umfang des Ringspalts (21) verteilte Stützelemente (22a, 22b, 22c, 22d).

7. Fahrzeugachse nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, gekennzeichnet durch Schrauben als Stützelemente.

8. Fahrzeugachse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (25) der Schrauben kegelförmig gestaltet sind und sich in ebenfalls kegelförmig gestalteten Einsenkungen (26) abstützen.

9. Fahrzeugachse nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schrauben mit ihren Enden (25) an dem Achsrohr (12), und mit ihrem Gewinde in einem Innengewinde (24) des Rings (18) abstützen.