DE19958180A1 - Achse für Fahrzeuge, insbesondere Nutzfahrzeuge - Google Patents

Abstract

Für eine Achse für Fahrzeuge, insbesondere Nutzfahrzeuge, die bevorzugt als lenkbare Achse einsetzbar ist, wird ein zylindrischer, gestufter Achsschenkelbolzen vorgesehen, der über eine Tragfase an der Achsfaust des zugehörigen Achskörpers abgestützt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Achse für Fahrzeuge, insbesondere Nutzfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einer bekannten Achse der vorgenannten Art (WO 98-45157) ist der Achsschenkelbolzen über seinen in der Aufnahmebohrung der Achsfaust des Achskörpers aufgenommenen Bereich konisch ausgebildet und weist, benachbart zu den Stirnseiten der Achs­ faust, zwei Ringzonen als Tragflächen auf, zwischen denen ein radial abgesetzter Bereich liegt. Anschließend an die konischen Ringzonen läuft der Achsschenkelbolzen in zwei Lagerabschnitten aus, von denen der untere im Durchmesser größer als der obere ist und die in die gegabelten, die Achsfaust übergreifenden En­ den des Achsschenkels eingreifen, wobei der Achsschenkelbolzen in der Achsfaust sich in Richtung auf den oberen Lagerabschnitt verjüngt und dieser über ein Kegelrollenlager und eine entspre­ chende axiale Verspannung im oberen Gabelende festgelegt ist. Eine Achsschenkelbolzenausbildung und Lagerung dieser Art lässt gegebenenfalls zwar ein Nachstellen im Servicebereich zu, ist aber in der Fertigung aufwendig, da zerspanungstechnisch schwer zu beherrschen und auch zeitintensiv. Die Einstellarbeiten an den Werkzeugen sind komplex, und auch die Qualitätskontrolle ist aufgrund der messtechnischen Schwierigkeiten aufwendig. Der theoretische Vorteil eines möglichen axialen Nachspannens wird damit erkauft, dass Fertigungsschwankungen bezüglich der zusam­ menwirkenden Flächen von Achsfaust und Achsschenkelbolzen eine axiale Verschiebung des Bolzens zur Achsfaust zur Folge haben und dass die Konizität des Bolzens auch eine erhebliche Spreng­ kraft auf die Achsfaust bewirkt, somit eine entsprechend massi­ ve Ausbildung der Achsfaust bedingt, was in Verbindung mit der Rollenlagerung auch zur Vergrößerung des Bauvolumens beitragen kann.

Werden bei der vorerwähnten, bekannten Lösung die axialen Kräf­ te über den Bolzen übertragen, so ist es aus der DE 197 38 113 A1 bekannt, bei zylindrischer Ausbildung des Achsschenkelbol­ zens die Axialkräfte zwischen Achsfaust und den diese übergrei­ fenden Gabelenden über ein Rollenlager abzufangen, das zwischen Achsfaust und unterem Gabelende stirnseitig angeordnet ist. Die in die Gabelenden eingreifenden Endabschnitte des Achsschenkel­ bolzens sind dabei über Nadellager geführt, so dass sich zwar eine bezüglich des Achsschenkelbolzens relativ einfache, zylin­ drische Grundform ergibt, der Lageraufwand und der in Bezug auf diesen erforderliche Dichtungsaufwand aber erheblich ist, wobei zudem im kritischen unteren Bereich, bezogen auf eine mögliche gegebene Baugröße, die axiale Führungslänge verringert ist und über Passscheiben auch die axiale Einpassung der Achsfaust zwi­ schen die Gabelenden spielfrei gestaltet werden muss, was den Aufwand erhöht und die Montage erschwert.

Durch die Erfindung soll eine fertigungstechnisch optimierte, besonders kostengünstige Lösung für eine Achse der eingangs ge­ nannten Art geschaffen werden, die zudem montagefreundlich ist.

Erreicht wird dies durch die Merkmale des Anspruches 1. Die Ab­ stützung des Achsschenkelbolzens in der Achsfaust erfolgt dabei über zylindrische Bolzenabschnitte, die mit Presssitz in die Achsfaust eingesetzt sind, wobei aufgrund der Durchmesserabstu­ fung und des zwischen den Ringzonen liegenden Freiraumes zwi­ schen der Aufnahmebohrung der Achsfaust und dem Achsschenkel­ bolzen die Aufpresslänge vergleichsweise kurz ist und ohne auf­ wendige Zusatzmaßnahmen gegebenenfalls auch im Servicebereich beherrschbar ist. Dadurch, dass der untere Lagerabschnitt im Durchmesser größer als die benachbarte untere Ringzone und auch der obere Lagerabschnitt ist, der im Durchmesser gegenüber der oberen Ringzone leicht abgesetzt ist, ergibt sich des Weiteren die größte Bolzenstärke in dessen höchstbelastetem Bereich, und damit auch eine verringerte spezifische Lagerbelastung im unte­ ren Lagerabschnitt. Insbesondere lässt sich dadurch im Übergang zwischen der unteren Ringzone und dem benachbarten unteren La­ gerabschnitt des Achsschenkelbolzens auch ein konischer Ringab­ schnitt als Übergang schaffen, dem eine Tragfase an der Aufnah­ mebohrung der Achsfaust zugeordnet ist, so dass die Achsfaust gegen den axial abgestützten Tragbolzen über diesen vergleichs­ weise schmalen Ringabschnitt getragen wird, der fertigungstech­ nisch gut zu beherrschen ist und gleichzeitig ein Verdrehen des Bolzens in der Achsfaust verhindert. Die Tragfase weist, ebenso wie die Ringfläche des konischen Ringabschnittes, bevorzugt ei­ ne Neigung von etwa 45° gegenüber der Bolzenachse auf, wobei die axiale Länge des konischen Ringabschnittes bevorzugt etwa der halben Durchmesserdifferenz zwischen unterem Lagerabschnitt des Achsschenkelbolzens und anschließender unterer Ringzone entspricht.

Die axiale Abstützung des Achsschenkelbolzens wird erfindungs­ gemäß insbesondere stirnseitig gegenüber dem unteren Lagerab­ schnitt des Tragbolzens vorgenommen, also im Bereich des größ­ ten Bolzendurchmessers, so dass sich verhältnismäßig kleine spezifische Belastungen ergeben und die Abstützung unter Ver­ wendung von Gleitscheiben, insbesondere aus Kunststoff beste­ henden Gleitscheiben, erfolgen kann. Diese bieten insbesondere auch noch die Möglichkeit, durch entsprechende axiale Elastizi­ tät spielausgleichend zu wirken und dadurch vorgegebene, anzu­ strebende Reibwerte zu realisieren, wie sie sich als zweckmäßig erweisen, um eine gezielte Dämpfungsfunktion zu realisieren. Hierzu kann es insbesondere vorteilhaft sein, die Gleitscheibe, bevorzugt rückseitig, mit lippen- oder rippenartigen Vorsprün­ gen zu versehen, die eine gewisse Federfunktion haben. Die Ab­ stützung der Gleitscheibe kann zweckmäßigerweise über einen das untere Gabelende überdeckenden und gegen dieses axial ver­ schraubten Deckel erfolgen. Infolge der Axialkraftaufnahme über die Achsschenkelbolzenstirnfläche und den damit verbundenen kleinen Reibradien im Vergleich zu der axialen Abstützung zwi­ schen Faust und Achsschenkelgabel ist entgegen der sonst ver­ bauten Mischlagerung (einseitig jeweils Gleit- und Rollenlage­ rung) eine ausschließliche Axial-Gleitlagerung möglich.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird die Erfindung nachstehend noch anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert, das einen Schnitt durch den Achskopf eines Achskörpers mit über diesen unter Ver­ mittlung eines Achsschenkelbolzens getragenem Achsschenkel schematisiert und vereinfacht im Ausschnitt zeigt.

Im Ausführungsbeispiel ist mit 1 der Achskörper einer Starrach­ se bezeichnet, von der hier nur, bei grundsätzlich symmetrischem Aufbau Bezug auf die Längsmittelebene eines Fahrzeuges, das ei­ ner Fahrzeugseite zugeordnete Ende gezeigt ist, wobei der Achs­ körper 1 in einer Achsfaust 2 ausläuft, die mit einer in Hoch­ richtung verlaufenden Aufnahmebohrung 3 versehen ist. Die Achs­ faust 2 liegt zwischen den Gabelenden 4 und 5 eines Achsschen­ kels 6, der über einen hier nur angedeuteten Radzapfen 7 ein ebenfalls nicht dargestelltes Rad trägt. Der Achsschenkel 6 ist über einen Achsschenkelbolzen 8 mit dem Achskörper 1 verbunden, und es ist so die Grundanordnung für eine lenkbare Radanordnung geschaffen, bei der, wie in der Zeichnung angedeutet, der Achs­ schenkel 6 einerseits unter Vermittlung eines Lenkgestänges 10 mit dem Lenkgetriebe eines Fahrzeuges verbunden ist und ande­ rerseits über ein Verbindungsgestänge 9 mit dem Achsschenkel des der anderen Fahrzeugseite zugeordneten Rades in Verbindung steht, so dass die dem Achskörper 1 zugeordneten Räder gemein­ sam gelenkt werden können. Eine entsprechende Ausgestaltung der Achse ist aber auch für nichtgelenkte Räder verwendbar, wenn der Achsschenkel entsprechend gegenüber dem Achskörper 1 oder dem Fahrzeugaufbau festgelegt wird.

Der Achsschenkelbolzen 8 gemäß der Erfindung ist als zylindri­ scher Bolzen ausgebildet, der einen mittleren Teil 11 und End­ teile 12 und 13 aufweist, von denen der mittlere Teil 11 in der Achsfaust 2 gehalten ist und die Endteile 12 und 13 in den Ga­ belenden 4 und 5 geführt sind, die entsprechende Aufnahmeaugen aufweisen.

Der mittlere, in der Aufnahmebohrung 3 liegende Teil 11 des Achsschenkelbolzens 8 umfasst zwei Ringzonen 14 und 15, die axial beabstandet sind und zwischen denen ein Übergangsbereich 16 liegt, der, bezogen auf die aufrechte Lage des Achsschenkel­ bolzens 8, gegenüber der unteren, im Durchmesser größeren Ring­ zone 15 im Durchmesser zurückgenommen ist, wobei ein leicht ko­ nischer Verlaufsbereich 17 vorgesehen ist, der quasi eine Ein­ fädelstrecke bildet. Ein entsprechender Verlaufsbereich 18 ist auch im Übergang zwischen der oberen Ringzone 14 und dem End­ teil 12 vorgesehen, so dass das Einschieben des Achsschenkel­ bolzens 8 in die Ausnahmebohrung 3 der Achsfaust 2 erleichtert ist. Den Ringzonen 14 und 15 sind in der Aufnahmebohrung 3 ent­ sprechend passend bearbeitete Abschnitte zugeordnet, wobei die wechselseitige Bemaßung derart ist, dass sich ein Presssitz er­ gibt.

Im Übergang zwischen der Ringzone 15 und dem Endteil 13, das gegenüber der Ringzone 15 einen größeren Durchmesser aufweist, ist ein Ringabschnitt 19 vorgesehen, der verhältnismäßig kurz ist und der einen konischen Übergang zwischen Ringzone 15 und dem Endteil 13 bildet. Dem Ringabschnitt 19 entspricht im Ein­ lauf auf die Aufnahmebohrung 3 eine Tragfase 20, so dass sich eine axiale Abstützung ergibt, die insbesondere in Verbindung mit dem Presssitz zwischen den Ringzonen 14 und 15 und den ent­ sprechenden Bereichen der Aufnahmebohrung 3 zu eine verdrehsi­ cheren Anordnung des Achsschenkelbolzens 8 in der Achsfaust 2 führt.

Die Endteile 12 und 13 des Achsschenkelbolzens 8 bilden Lager­ abschnitte, über die der Achsschenkelbolzen 8 in Augen der Ga­ belenden 4 und 5, unter Vermittlung von beispielsweise Nadella­ gern, geführt ist, wie dies für das Endteil 12 durch die Nadel­ lager 21 veranschaulicht ist. Für das Endteil 13 ist eine ent­ sprechende Lagerung, die beispielsweise auch als Gleitlagerung ausgeführt sein kann, nicht im Detail dargestellt.

Dem Endteil 13 des Achsschenkelbolzens 8 ist an seiner freien Stirnseite eine durch einen Lagerdeckel 22 gebildete axiale Ab­ stützung zugeordnet, wobei zwischen Lagerdeckel 22, und durch diesen getragen, und Stirnseite des Endteiles 13, das für den Achsschenkelbolzen 8 einen Lagerabschnitt bildet, eine Gleit­ einlage 23 in Form einer Gleitscheibe vorgesehen ist. Diese Gleitscheibe 23 ist bevorzugt als Kunststoffscheibe ausgebildet und kann beispielsweise auch stirnseitig, insbesondere auf ih­ rer dem Lagerdeckel 22 zugewandten Seite mit Verrippungen, ringförmigen Stützlippen oder dergleichen versehen sein, so dass sich eine gewisse axiale Elastizität ergibt.

Im Übergang zwischen den Stirnseiten der Achsfaust 2 und den Gegenflächen der Gabelenden 4 und 5 sind in bekannter Weise Dichtelemente 24 und 25 vorgesehen, wobei integriert in das Dichtelement 25, oder auch ergänzend zu diesem ein Stützring 26 angeordnet sein kann, der die Achsfaust 2 gegen das obere Gabel­ ende 4 abstützt, wobei trotz der verhältnismäßig kleinen Ring­ fläche aufgrund der vergleichsweise geringen axialen Belastung der Stützring 26 ebenfalls aus Kunststoff bestehen kann.

Die scheibenförmige Gleiteinlage 23 überdeckt vorzugsweise die Stirnseite des Endteiles 13, so dass sich eine große Abstütz­ fläche ergibt, wobei durch die Abstützung auch gezielt ein kleines Reibmoment aufgebaut werden kann, über das sich uner­ wünschte Flatterbewegungen der Räder dämpfen lassen.

Die durchgehend zylindrische, gestufte Ausbildung des Achs­ schenkelbolzens 8 und der diesem zugeordneten Führungsflächen in der Achsfaust 2 vereinfacht die Herstellung und lässt insbe­ sondere auch, trotz der vorgegebenen engen Tolerierungen im Hinblick auf die Erzielung der Passsitze in den Ringzonen 14 und 15, eine einfache Kontrolle zu.

Der Ringabschnitt 19 stellt sich als eine kurze Übergangsfase dar, die im Ausführungsbeispiel unter einem Winkel in der Grö­ ßenordnung von 45° zur Achse des Achsschenkelbolzens 8 verläuft und die fertigungstechnisch ebenfalls leicht zu beherrschen ist, analog zur Tragfase 20 an der Achsfaust 2.

Die gegenüberliegend zum Lagerdeckel 22 vorgesehene, das Lager­ auge im Gabelende 4 überdeckende Abdichtung 27 kann in üblicher Weise ausgestaltet sein und ist hier nicht näher erläutert.

Claims (6)

1. Achse für Fahrzeuge, insbesondere Nutzfahrzeuge mit über Achsschenkel getragenen Rädern und einem die Achsschenkel über jeweils einen aufrechten Achsschenkelbolzen tragenden Achskör­ per, bei der, je Achsseite, der Achskörper mit einer Achsfaust in eine Gabelung des Achsschenkels eingreift und die Achsfaust mit den übergreifenden Gabelenden vom Achsschenkelbolzen durch­ setzt ist, der drehfest und axial formschlüssig gegen die Achs­ faust abgestützt und über eine obere und eine zu dieser axial beabstandete, im Durchmesser größere untere Ringzone in der Aufnahmebohrung der Achsfaust geführt ist und der bei axialer Abstützung gegen den Achsschenkel in den Gabelenden drehbar über Lagerabschnitte gehalten ist, von denen der obere einen kleineren Durchmesser aufweist als der untere, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringzonen (14, 15) des Achsschenkelbolzens (8) durch zylindrische Bolzenabschnitte gebildet sind, dass der untere Lagerabschnitt (Endteil 13) des Achsschenkelbolzens (8) einen größeren Durchmesser aufweist als die benachbarte, untere Ring­ zone (15) und dass der Übergang zwischen der unteren Ringzone (15) und dem benachbarten Lagerabschnitt (Endteil 13) des Achs­ schenkelbolzens (8) durch einen konischen Ringabschnitt (19) gebildet ist, dem eine Tragfase (20) der Aufnahmebohrung (3) der Achsfaust (2) zugeordnet ist.

2. Achse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragfase (20) angrenzend an die untere Stirnseite der Achsfaust (2) vorgesehen ist.

3. Achse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Achsschenkelbolzen (8) gegen den Achsschenkel (6) über die Stirnseite seines unteren Lagerabschnittes (Endteil 13) ab­ gestützt ist.

4. Achse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stirnseite des unteren Lagerabschnittes (Endteil 13) des Achsschenkelbolzens (8) ein Lagerdeckel (22) zugeordnet ist.

5. Achse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerdeckel (22) im Übergang zum Achsschenkelbolzen (8) mit einer Gleiteinlage (23) versehen ist.

6. Achse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleiteinlage (23) axial nachgiebig ausgebildet ist.