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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 sowie eine Baureihe für eine Fahrzeugstarrachse gemäß dem Anspruch
7.
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Aus
der zum Zeitpunkt der Anmeldung noch nicht veröffentlichten
DE 102 552 09.6 ist eine Fahrzeugstarrachse
mit einem Achsbrückengehäuse bekannt.
In das Achsbrückengehäuse ist
an jedem radseitigen Achsende eine Federkonsole integriert, welche
Teil eines Federungssystems sind und jeweils die Fahrzeugstarrachse über ein
Federelement, beispielsweise einen Luftbalg, federn. Das Achsbrückengehäuse ist
konstruktiv in eine Trägereinheit,
die einteilig oder auch mehrteilig ausgestaltet sein kann, und in
eine Achseinheit, welche als einteiliges Gussteil ausgebildet ist,
getrennt. Dies ermöglicht
eine vorteilhafte Anpassung der Festigkeits- bzw. Steifigkeitseigenschaften
der Gesamtbaugruppe (Achsbrückengehäuse) an
die jeweils zu erfüllenden
Betriebsanforderungen.
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Aus
der
EP 0 361 041 B1 ist
eine Luftfederachse mit großem
Achshub und mit einem über
zwei Lenkerfedern an Lenkerlagern eines Fahrzeugrahmens gelagerten
Achskörper
bekannt. Die Luftfederachse weist Luftfederbälge auf, die mit einem Schwenklager
am Achskörper
gelagert sind und sich über
Luftfederbalgträger
am Achskörper
abstützen. Jeder
der Luftfederbalgträger
besitzt beiderseits des Schwenklagers einen Hebelarm, an dem ein
in Richtung des Achshubes angeordneter Luftfederbalg abgestützt ist.
Dabei liegt jeder Luftfederbalgträ ger bei Druckluftbeaufschlagung
mit mindestens einem Hebelarm an einem achskörperfesten Anschlag an, der ein
Schwenken des dem Lenkerlager zugewandten Hebelarmes vom Fahrzeugrahmen
weg verhindert, wobei gleichzeitig die Luftfederbälge bei
Druckluftbeaufschlagung auf den vorgenannten Hebelarm ein geringfügiges größeres Drehmoment
als auf dem vom Lenkerlager abgewandten Hebelarm ausüben.
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Aus
der
EP 0 552 458 A1 ist
eine Aufhängevorrichtung
für eine
einen Achskörper
aufweisende Fahrzeugachse mit wenigstens je einer Blattfederanordnung
beidseits der senkrechten Fahrzeuglängsmittelebene bekannt. Die
Blattfederanordnung ist dabei an ihrem vorderen Ende an einem chassisfesten Lagerpunkt
angelenkt und im Abstand davon starr mit dem Achskörper verspannt.
Das Fahrzeugchassis stützt
sich dabei auf einem von einem nach hinten ragenden Tragarm gebildeten
hinteren freien Ende der Blattfederanordnung über eine als Tauchkolbenanordnung
ausgebildete, einen zylindrischen Querschnitt aufweisenden Tauchkolben
und eine Luftfeder ab. Dabei ist zur Vergrößerung des Achsfederweges die
geometrische Tauchkolben-Mittelachse
und im wesentlichen dementsprechend der Tauchkolbenmantel – vom Lagerpunkt
aus gesehen – konkav
gekrümmt.
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Aus
der
EP 0 742 113 B1 ist
ein Luftfederungssystem für
ein Straßenfahrzeug
mit einer Achse bekannt.
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Aus
der
EP 0 394 688 A1 ist
ein Achsaggregat für
einen Fahrzeuganhänger
mit wenigstens einer starren Führungsachse
und einer dahinter angeordneten Nachlauflenkachse bekannt. Bei der
Nachlauflenkachse sind die Räder
mit Lenkhebeln an einem starren Achskörper angelenkt und durch eine Spurstange
miteinander in Verbindung stehend. Die Achskörper der Führungsachse und der Nachlaufachse
sind dabei mit Lenkfedern an fahrgestellfesten Konsolen und Luftfederbälgen abgestützt. Damit
die Nachlauflenkachse die gleichen Anschlußmaße an den Längsträger hat wie die starre Führungsachse, wird
vorgeschlagen, dass die Lenkfeder der Nachlauflenkachse zwischen den
vorderen Konsolen und den Achskörpern
zur Achsmitte hin um ein Maß abgekröpft sind,
welches maximal der Hälfte
der Differenz zwischen den Federmittenabständen der starren Führungsachse
und der Nachlauflenkachse entspricht.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit dem Problem, für
eine Fahrzeugstarrachse eines Kraftfahrzeuges eingangs erwähnter Art
eine verbesserte Ausführungsform
anzugeben, welche insbesondere eine Variantenbildung und damit einen
flexibleren Einsatz der Fahrzeugstarrachse vereinfacht.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch
die Gegenstände
der unabhängigen
Ansprüche
gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen
sind Gegenstände
der abhängigen
Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein Federungssystem
für eine
Fahrzeugstarrachse eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Nutzfahrzeuges,
modular aufzubauen. Dabei ist vorgesehen, eine stets gleiche Basisversion
sowie eine traglastgesteigerte Version des Federungssystems bereitzustellen.
Beiden ist gemein, dass an jeder Fahrzeugseite eines Achsbrückengehäuses in dieses
eine Federkonsole integriert ist, welche jeweils eine Feder trägt, über die
sich die Fahrzeugstarrachse an den beiden Federkonsolen abstützt. Bei
der traglastgesteigerten Version des Federungssystems wird an einem
vorbereiteten Anbindungsflansch, welcher am Achsbrückengehäuse vorgesehen
sind, an jeder Fahrzeugseite jeweils ein zusätzlicher Federträger angeordnet,
welcher jeweils eine zusätzliche
Feder trägt.
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Dies
bietet den großen
Vorteil, dass für
eine Vielzahl unterschiedlicher Fahrzeuge eine gleiche Fahrzeugstarrachse
eingesetzt werden kann, welche im Bedarfsfalle, also bei einer größeren zu
tragenden Last, durch die zusätzlich
angeordneten Federträger bzw.
die zusätzlich
angeordneten Federn aufgerüstet werden
kann. Dadurch muss im Logistik- und Fertigungsprozess lediglich
eine Fahrzeugstarrachse vorgehalten werden, welche immer in der
gleichen Basisversion verbaut wird. Ist eine traglastgesteigerte Version
des Federungssystems gewünscht
bzw. erforderlich, so kann dies einfach und schnell durch den zusätzlichen
Anbau der Federträger
bzw. der Federn realisiert werden. Eine Umrüstung des Federungssystems
von der Basisversion auf die traglastgesteigerte Version oder umgekehrt,
ist dabei sowohl während
des Fertigungsprozesses möglich,
als auch nachträglich
bei bereits fertig gestellten Fahrzeugen. Denkbar ist hierbei auch,
das Anbieten eines Nachrüstsatzes
zum Aufrüsten
des Federungssystems von der Basisversion auf die traglastgesteigerte
Version.
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Durch
die erfindungsgemäße Lösung wird insbesondere
erreicht, dass eine für
verschiedene Gewichtsklassen von Fahrzeugen notwendige Variantenvielfalt
von Achsbrücken
deutlich reduziert werden kann, wodurch Material-, Lager- und Fertigungskosten
reduziert werden können.
Des Weiteren schafft die Erfindung zusätzlichen Bauraum zwischen einem
Achskörper
und einer Tragstruktur des Kraftfahrzeugs, welcher beispielsweise
für Fahrzeuge
mit niedrigem Rahmen (Lowliner) oder für großvolumige Tragprofile (Leichtbau)
genutzt werden kann. Darüber
hinaus entfällt
ein sonst üblicher
Federsattel sowie eine Gegenplatte, wodurch ebenfalls Gewichts- und
Kostenvorteile erzielt werden können.
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Zweckmäßig sind
die Federträger
mit dem Achsbrückengehäuse verschraubt.
Verschraubungen sind heutzutage schnell anzubringen bzw. leicht wieder
zu lösen
und bieten gleichzeitig ein hohes Maß an Verbindungssicherheit.
Durch eine Verschraubung des Federträgers mit dem Achsbrückengehäuse wird
somit ein Umrüsten
des Federungssystems von der Basisversion auf die traglastgesteigerte Version
oder umgekehrt vereinfacht, wodurch sich wiederum Kostenvorteile
erzielen lassen.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Lösung sind die
zusätzliche
Feder und der zusätzliche
Federträger
so angeordnet bzw. so dimensioniert, dass sich eine im wesentlichen
symmetrische und damit momentenfreie bzw. zumindest momentenreduzierte Belastung
der Fahrzeugstarrachse ergibt. Durch eine unterschiedlich lange
Ausbildung des zusätzlichen Federträgers bzw.
durch eine unterschiedliche Federhärte der zusätzlichen Feder lassen sich
diese im Bezug zur Federkonsole bzw. zur Feder der Basisversion
austarieren, so dass ein bisher üblicher
Momenteneintrag bei einer Belastung der Fahrzeugstarrachse in das
Achsbrückengehäuse vermieden
werden kann bzw. stark reduziert werden kann. Bei einer herkömmlichen
Ausführung
des Federungssystems wurden die Federn oftmals nur einseitig der
Fahrzeugstarrachse angeordnet, so dass bei jeder Belastung des Federungssystems
ein Momenteneintrag in das Achsbrückengehäuse erfolgte. Die erfindungsgemäße Lösung reduziert
bzw. verhindert dies und trägt
damit wesentlich zur einer Materialschonung und damit zur Langlebigkeit
des Achsbrückengehäuses bzw.
des Kraftfahrzeuges bei.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können die Federn als Luftfederbälge ausgebildet
sein. Luftfederbälge
sind heutzutage ein gängiger
Bestandteil moderner Federungssysteme und daher langjährig erprobt
und durch eine hohe Zuverlässigkeit
ausgezeichnet.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus
den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand
der Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert,
wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche
oder ähnliche
Bauteile beziehen.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht auf ein erfindungsgemäßes Achsbrückengehäuse mit einem Federungssystem
in einer Basisversion,
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2 eine
Darstellung wie in 1, jedoch mit einem Federungssystem
in einer traglastgesteigerten Version.
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Entsprechend 1 ist
im wesentlichen eine Hälfte
einer Fahrzeugstarrachse 1 mit einem Achsbrückengehäuse 2 gezeigt,
in welches an jeder Fahrzeugseite eine Federkonsole 3 integriert
ist. Zur Vereinfachung der Darstellung ist dabei gemäß den 1 und 2 im
wesentlichen nur eine Hälfte
der Fahrzeugstarrachse 1 mit einem fahrzeugradseitigen Bereich 9 dargestellt.
Die jeweils im Achsbrückengehäuse 2 integrierte
Federkonsole 3 ist dabei Teil eines Federungssystems 4,
welches die Fahrzeugstarrachse 1 über jeweils eine Feder 5 federt.
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Gemäß 1 ist
dabei eine Basisversion des Federungssystems 4 bzw. der
Starrachse 1 dargestellt, welche achsendseitig jeweils
eine Feder 5 aufweist, der von der jeweiligen in das Achsbrückengehäuse 2 integrierten
Federkonsole 3 getragen wird. Die Basisversion des Federungssystems 4 umfasst
somit pro Fahrzeugstarrachse 1 zwei integrierte Federkonsolen 3,
welche jeweils eine Feder 5 tragen.
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Auf
einer der Feder 5 bzw. der Federkonsole 3 gegenüberliegenden
Seite des Achsbrückengehäuses 2 sind
gemäß 1 und 2 Anbindungsflansche 6 vorgesehen,
an welchen zur Steigerung der Traglast der Fahrzeugstarrachse 1 ein
zusätzlicher
Federträger 7 angeordnet
werden kann.
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Die
Anbindungsflansche können
dabei gemäß 1 vorbereitete
Ausnehmungen 10, bspw. Bohrungen mit einem Innengewinde
aufweisen, in welche sich zum festen Verbinden des zusätzlichen Federträgers 7 mit
dem Achsbrückengehäuse 2 nicht näher bezeichnete
Schrauben eindrehen lassen.
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Um
die Traglast des Nutzfahrzeuges bzw. der Fahrzeugstarrachse 1 zu
steigern, schlägt
die Erfindung eine traglastgesteigerte Version des Federungssystems 4 vor,
welche in 2 gezeigt ist. In der traglastgesteigerten
Version ist an den Anbindungsflanschen 6 des Achsbrückengehäuses 2 der vorstehend
erwähnte
zusätzliche
Federträger 7 angeordnet,
welcher jeweils eine zusätzliche
Feder 8 trägt
(vergleiche 2). Die traglastgesteigerte
Version umfasst somit pro Fahrzeugstarrachse 1 zwei Federn 5 sowie
zwei zusätzliche
Federn 8. Eine Umrüstung
von der Basisversion gemäß 1 auf
die traglastgesteigerte Version des Federungssystems 4 gemäß 2 kann
dabei einfach während
des Fertigungsprozesses der Fahrzeugstarrachse 1 bzw. des Nutzfahrzeuges
erfolgen oder nachträglich
durch einen geeigneten Einbausatz in einer Werkstatt. Die Erfindung
sieht somit für
Nutzfahrzeuge mit unterschiedlichen Traglasten eine stets gleiche
Fahrzeugstarrachse 1 vor, welche im Bedarfsfall durch ein
Anschrauben der zusätzlichen
Federträger 7 sowie
das Anbringen der zusätzlichen
Federn 8 auf die traglastgesteigerte Version umgerüstet werden
kann. Dies vereinfacht den Herstellungsprozeß und reduziert insbesondere
die Material- und Logistikkosten deutlich.
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Von
besonderem Vorteil ist dabei, dass die zusätzliche Feder 8 so
angeordnet ist, dass die Fahrzeugstarrachse 1 im wesentlichen
symmetrisch, d. h. nahezu momentenfrei oder zumindest momentenreduziert
belastet wird. Eine derartige symmetrische Belastung wird beispielsweise
durch eine in ihrer Federstärke
angepasste zusätzliche
Feder 8 erreicht oder durch eine exakte Dimensonierung
des zusätzlichen
Federträgers 7.
Dabei ist die Länge
des zusätzlichen
Federträgers 7 und
damit ein Abstand (Hebelarm) der zusätzlichen Feder 8 vom
Achsbrückenge häuse 2 sowie
die Federkraft der zusätzlichen
Feder 8 in einem Momentengleichgewicht bezüglich des
Achsbrückengehäuses 2 und
damit bezüglich der
Länge der
Federkonsole 3 bzw. der Federkraft der Feder 5 zu
bringen. Durch die stark momentenreduzierte Lasteintragung in das
Achsbrückengehäuse 2 wird
eine besonders materialschonende Bauweise erreicht, da insbesondere
bei schweren Nutzfahrzeugen eine einseitige Momenteneinleitung in
das Achsbrückengehäuse 2,
ausgelöst
durch eine einseitige Federung, eine Materialermüdung und damit eine Verschleißwahrscheinlichkeit
deutlich erhöht.
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Generell
kann vorgesehen sein, die Federn 5 sowie die zusätzlichen
Federn 8 als Luftfederbälge auszubilden.
Luftfederbälge
sind bereits heute weit verbreitete Federungselemente im Nutzfahrzeugbau und
gewährleisten
eine zuverlässige
und langlebige Federung derselben.
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Des
Weiteren ist denkbar, dass die Fahrzeugstarrachse 1 als
Baureihe ausgeführt
wird, welche sowohl für
Fahrzeuge mit geringer Traglast als auch für Fahrzeuge mit hoher Traglast
eine stets gleiche Basisversion aufweist, wobei während des
Fertigungsprozesses für
die traglastgesteigerte Version, d. h. für schwere Nutzfahrzeuge, jeweils
pro Fahrzeugstarrachse 1 zwei zusätzliche Federträger 7 sowie
zwei zusätzlichen
Federn 8 am jeweiligen Achsbrückengehäuse 2 angeordnet werden.
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Zusammenfassend
lassen sich die wesentlichen Merkmale der Erfindung wie folgt charakterisieren:
Die
Erfindung sieht vor, ein Federungssystem 4 für ein Kraftfahrzeug,
insbesondere für
ein Nutzfahrzeug, modular aufzubauen. Hierbei wird für alle Nutzfahrzeugvarianten
eine stets gleiche Basisversion der Fahrzeugstarrachse 1 vorgesehen,
welche zwei Federn 5 aufweist, die von den in das Achsbrückengehäuse 2 integrierten
Federkonsolen 3 getragen werden. Für die traglastgesteigerte Version
werden an die Fahrzeugstarrachse 1 bzw. an das Achsbrückengehäuse 2 der
Basisversi on jeweils pro Fahrzeugstarrachse 1 zwei zusätzliche
Federträger 7 angeordnet,
welche jeweils eine zusätzliche
Feder 8 tragen und dadurch in der Lage sind, größere Lasten abzufedern.
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Von
besonderem Vorteil ist darüber
hinaus, dass durch die erfindungsgemäße Anordnung bzw. Dimensionierung
der zusätzlichen
Federn 8 bzw. der zusätzlichen
Federträger 7 eine
nahezu momentenfreie oder zumindest momentenreduzierte Belastung der
Fahrzeugstarrachse 1 erreicht werden kann, wodurch ein
besonders materialschonender und langlebiger Betrieb derselben erreicht
werden kann.