DE3787606T2

DE3787606T2 - System für die Montage eines Teiles einer Aufhängung, geeignet für die Montage eines Teiles einer Aufhängung auf dem zutreffenden Fahrzeug.

Info

Publication number: DE3787606T2
Application number: DE87112578T
Authority: DE
Inventors: William Lawrence Kozyra; Andrew Barry Macisaac
Original assignee: Budd Co
Current assignee: ThyssenKrupp Budd Co
Priority date: 1986-09-24
Filing date: 1987-08-28
Publication date: 1994-01-27
Anticipated expiration: 2007-08-29
Also published as: ATE95128T1; US4722540A; KR910003763B1; DE3787606D1; EP0261444A3; JPS6387377A; MX160062A; CA1300192C; EP0261444A2; EP0261444B1; KR880003763A; BR8704864A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Montage einer Aufhängungskomponente, geeignet für die Befestigung einer Aufhängungskomponente an einer Achsschenkelanordnung, die ein Gehäuse mit einem Umfangsrandflanschabschnitt aufweist, der sich von dem Gehäuse aus erstreckt, wobei die Aufhängungskomponente ein Kugelgelenk oder ein Lenkgestänge mit einem vorstehenden Befestigungsbolzen aufweist, der in eine innerhalb des Umfangsrandflanschabschnitts ausgebildete Bohrung eingreift.
Eine solche Befestigungseinrichtung für eine Aufhängungskomponente ist in der EP 0 185 899 A2 offenbart. Zur Befestigung der Kugelgelenke an dem Achsschenkel sind bei der bekannten Einrichtung sich verjüngende Bohrungen innerhalb des Schenkelgehäuses vorgesehen oder es sind Buchsen an dem Gehäuse befestigt, in denen sich verjüngende Bohrungen ausgebildet sind. Ein von dem Kugelgelenk vorstehender Bolzen und ein Lenkgestänge haben entsprechend verjüngt geformte Schaftabschnitte. Der Kugelgelenkbolzen hat ein mit einem Gewinde versehenes Ende, das es einem mit einem Gewinde versehenen Befestigungselement ermöglicht, den Schenkel an dem Kugelgelenk zu befestigen. Außerdem ist das Lenkgestänge parallel zur Achse der Lenkdrehung angeordnet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Befestigungseinrichtung für eine Aufhängungskomponente mit vereinfachter Auslegung zu schaffen, die eine einfache Befestigung der Aufhängungskomponenten an dem Achsschenkelgehäuse ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Aufhängungskomponente mit dem Achsschenkel mittels einer halbkugelförmigen Aufnahme verbunden ist, die die Bohrung umgebend in dem Randflanschabschnitt ausgebildet ist. Diese Verbindung wird hergestellt, indem ein Befestigungsbolzen durch die Bohrung geführt wird, der einen mit einem Gewinde versehenen Bolzenabschnitt aufweist. Eine erste an dem Bolzen befestigte Scheibe bildet eine halbkugelförmige Fläche, die der halbkugelförmigen Aufnahme entspricht und an dieser anliegt. Ein zweites Scheibenelement, das auf den Bolzen aufgesetzt werden kann, weist ebenfalls eine halbkugelförmige Fläche auf, die so angepaßt ist, daß sie der halbkugelförmigen Aufnahme entspricht. Für ein Verklemmen der ersten und zweiten Scheibe gegen das Schenkelgehäuse ist eine Befestigungseinrichtung vorgesehen. Auf diese Weise wird der Befestigungsbolzen starr an der Achsschenkelanordnung befestigt.
Vorzugsweise bildet die erste Scheibe eine konvexe halbkugelförmige Fläche und die zweite Scheibe eine konkave halbkugelförmige Fläche.
Vorteilhafterweise hat die zweite Scheibe eine konvexe halbkugelförmige Fläche auf der Fläche, die der die konkave halbkugelförmige Fläche bildenden Fläche gegenüberliegt, wobei die Befestigungseinrichtung eine konkave halbkugelförmige Fläche ist.
Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform bildet eine insgesamt horizontale Buchse eine Bohrung für einen Eingriff des Lenkgestänges an dem Achsschenkel, wobei das Gehäuse um eine insgesamt vertikale Achse drehen kann, die sich zwischen einem oberen Kugelgelenk und einem unteren Kugelgelenk erstreckt, der Umfangsrandflanschabschnitt eine Bohrung mit einer Mittelachse bildet, die senkrecht zur vertikalen Achse ausgerichtet ist, und das Lenkgestänge einen vorstehenden Schaft aufweist, der sich durch die Bohrung erstreckt, so daß sich der Schenkel um die vertikale Achse dreht, wenn die Lenkung bewegt wird.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Achsschenkelanordnung kann die gestanzte Schenkelgehäusekomponente einen vereinfachten Aufbau haben. Das Lenkgestänge ist direkt an einem Seitenwandabschnitt des Schenkelgehäuses befestigt. Der Achsschenkel ermöglicht außerdem zusätzlich eine Befestigung der Kugelgelenke des Fahrzeugaufhängungssystems an dem zu verwendenden Achsschenkel. Durch die Befestigungseinrichtung ist es nicht mehr notwendig, Buchsen mit sich innen verjüngenden Bohrungen als Befestigungshülsen vorzusehen.
Die verwendete Achsschenkelanordnung wird von zwei mechanisch befestigten Komponenten gebildet. Mittels herkömmlicher Gieß- oder Schmiedeverfahren kann eine Lagerträgerkomponente hergestellt werden. Sie weist den Radlagerträger und Drehmoment arme für eine Lagerung einer Scheibenbremsensattelanordnung auf. Der restliche Teil der Achsschenkelanordnung wird von einem konkaven schalenförmigen Gehäuse gebildet, das vorzugsweise durch Metallstanzverfahren hergestellt wird. Dieser zusammengesetzte Aufbau bringt insbesondere aufgrund der Verwendung von gestanzten Komponenten einen deutlichen Gewichts- und Kostenvorteil verglichen mit herkömmlichen Konstruktionen. Die Achsschenkelanordnung kann an unterschiedliche Einsätze mit Kraftfahrzeugen angepaßt werden, indem die Ausbildung des gestanzten Gehäuses geändert wird, wobei die gleiche gegossene oder geschmiedete Radlagerkomponente für verschiedene Einsatzarten verwendet werden kann. Im zusammengebauten Zustand schließt die Achsschenkelanordnung das Radlager mechanisch in der Achsschenkelanordnung ein.
Bevorzugte Ausführungsformen dieser Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen.
Fig. 1 ist eine von innen gesehene perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Achsschenkelanordnung mit zugeordneten Komponenten, einschließlich eines Radwälzlagers, eines Bremsscheibenrotors und einer Antriebsnabe;
Fig. 2 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Achsschenkelanordnung, die deren Komponenten in nicht zusammengebauten Stellungen und außerdem zugeordnete Komponenten, einschließlich einer Nabe, eines Bremsscheibenrotors, eines Bremssattels und eines Lenkgestänges, zeigt;
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 von Fig. 1, die die verschiedenen Komponenten der Achschenkelanordnung mit einer zugeordneten Aufhängungskomponente zeigt;
Fig. 4 ist eine auseinandergezogene bildliche Darstellung der halbkugelförmigen Aufhängungsbefestigungseinrichtung; und
Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 5-5 von Fig. 1.
Die Hauptkomponenten der Achsschenkelanordnung 10 sind das Schenkelgehäuse 12 und der Lagerträger 14. Die Achsschenkelanordnung 10 ist so konstruiert, daß sie einen Bremsscheibenrotor 16 und eine Nabe 20 für eine Drehung lagert und eine Befestigung für eine Scheibenbremssattelanordnung 18 bildet, die aus einem Sattel 22 und Schuhen 24 besteht. An der Achsschenkelanordnung 10 sind außerdem Befestigungsstellen für verschiedene Aufhängungskomponenten, wie z. B. Kugelgelenke 38 und 40, und für ein Lenkgestänge 42 vorgesehen. Alternativ kann die Schenkelanordnung 10 auch so ausgebildet werden, daß sie andere Arten von Aufhängungskomponenten, wie z. B. Aufhängungseinheiten mit Druckstäben usw., aufnimmt. Die hier beschriebene und gezeigte Achsschenkelanordnung 10 soll für eine angetriebene Achse verwendet werden. Sie kann jedoch auch bei nicht angetriebenen Radkonstruktionen verwendet werden.
Der Lagerträger 14 ist vorzugsweise durch ein Gieß- oder Schmiedeverfahren hergestellt und weist eine in Axialrichtung längliche Innenbohrung 26 auf, die so bemessen ist, daß sie eine Radwälzlageranordnung 28 aufnehmen kann. Vorzugsweise sind die Durchmesserdimensionen so gewählt, daß ein leichter Eingriff zwischen der Bohrung 26 und der Radlageranordnung 28 besteht, wodurch ein "Preßpassungs"- Einbau des Lagers geschaffen wird, der erwünscht ist, um ein Rattern zu verhindern und eine präzise Lagerfluchtung zu schaffen. Die Bohrung 26 endet an ihrem äußeren Ende in einem radial nach innen gerichteten Rand, der eine Schulter 30 bildet. Der Durchmesser der Schulter 30 ist bedeutend geringer als der Außendurchmesser der Lageranordnung 28, so daß die Schulter als Anschlag wirkt, um das Radlager axial zurückzuhalten, damit es nicht von dem Lagerträger 14 heruntergezogen werden kann. Der Lagerträger 14 weist außerdem ein einteilig ausgebildetes Paar von sich radial erstreckenden und im Winkelabstand angeordneten Drehmomentarmen 32 und 34 auf, die den Scheibenbremssattel 22 und die Scheibenbremsschuhe 24 tragen. Die Drehmomentarme 32 und 34 bilden Reaktionsstellen, die es ermöglichen, daß die Sattelanordnung 18 eine verzögernde Reibungskraft auf den Bremsscheibenrotor 16 ausübt. Der Lagerträger 14 bildet außerdem einen sich radial erstreckenden Flansch 36, durch den eine Anzahl von Gewindebohrungen 44 hindurchgeht, die in radialem Abstand angeordnet sind und die Bohrung 26 umgeben.
Das Achsschenkelgehäuse 12 ist vorzugsweise aus Metallblech gefertigt. Das Gehäuse 12 kann durch ein stufenweises Metallstanzverfahren hergestellt werden, bei dem die Teile von einer Arbeitsstation zur nächsten bewegt werden, wenn sie aus Metallrohlingen zu fertigen Teilen geformt werden. Da das Gehäuse 12 einen beträchtlichen Verformungsgrad des Metalls erfordert, ist Weichstahl ein bevorzugtes Material. Das Gehäuse 12 ist in Form einer konkaven Schale ausgebildet und weist eine insgesamt ebene Mittelfläche 46 und einen Umfangsrandflanschabschnitt 48 auf, der sich insgesamt quer von der Mittelfläche aus erstreckt. Innerhalb der Mittelfläche 46 befindet sich eine Mittelöffnung 50, deren Durchmesser oder deren Querschnittsgröße vorzugsweise geringer ist als der Außendurchmesser der Radwälzlageranordnung 28. Durch diese Ausbildung wird ein weiterer Anschlag gebildet, der die Radwälzlageranordnung 28 mechanisch in dem Lagerträger 14 einschließt. Um die Öffnung 50 ist eine Anzahl von Befestigungsbohrungen 52 radial im Abstand angeordnet, die in Deckung mit den Gewindebohrungen 44 liegen. Durch die Befestigungsbohrungen 52 gehen mit Gewinde versehene Befestigungselemente 54 hindurch und stehen in Gewindeeingriff mit den Gewindebohrungen 44, um das Achsschenkelgehäuse 12 gegen das Radlager 14 zu klemmen.
Während des Zusammenbaus des Schenkelgehäuses 12 muß der Lagerträger 14 die gewünschte relative Winkelbeziehung zwischen diesen Komponenten sicherstellen. Deswegen ist es erwünscht, eine Einrichtung vorzusehen, die den Zusammenbau solange verhindert, bis die Komponenten richtig ausgerichtet sind. Dieses Merkmal wird bei der in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsform dadurch verwirklicht, daß die Bohrungen 44 und 52 ungleichmäßig in radialem Abstand angeordnet werden, so daß sie nur fluchten, wenn die gewünschte Beziehung besteht. Es ist aber auch möglich, eine Keilverbindung der Teile vorzusehen, so daß die Teile nur in der gewünschten Stellung für den Zusammenbau der Teile ineinander eingreifen.
Die Kugelgelenke 38 und 40 haben einen sich jeweils von ihnen aus erstreckenden Gewindebolzenabschnitt 102. An der Stelle, an der die Kugelgelenke 38 und 40 an dem Schenkelgehäuse 12 befestigt sind, gehen Bohrung 106 und 108 durch den Umfangsrandflanschabschnitt 48 des Schenkelgehäuses hindurch. In dem Bereich, in dem das Gehäuse 12 die Bohrungen 106 und 108 umgibt, bildet das Gehäuse halbkugelförmige Aufnahmen 110 und 112, die eine konkave Fläche auf einer Seite des Schenkelgehäuses und eine konvexe Fläche auf der gegenüberliegenden Fläche bilden. Die Kugelgelenke 38 und 40 weisen jeweils eine Scheibe 114 auf, die an dem Bolzenabschnitt 102 befestigt ist und eine konvexe halbkugelförmige Fläche bildet, die konform zu den halbkugelförmigen Aufnahmen 110 und 112 ist. Es ist eine Scheibe 116 vorgesehen, die auf den Bolzenabschnitt 102 aufgesetzt werden kann und halbkugelförmige Flächen bildet, die komplementär zu denen der Aufnahmen 110 und 112 sind. Eine Befestigungsmutter 118 weist zusätzlich eine Aufnahmefläche 120 auf, die eine konkave Fläche hat, die konform zu der konvexen Fläche der Scheibe 116 ist. Sobald die Befestigungsmutter 118 fest angezogen ist, ist das Schenkelgehäuse 12 fest zwischen die Scheiben 114 und 116 geklemmt, die an den Kugelgelenken 38 und 40 befestigt sind. Aufgrund der halbkugelförmigen Aufnahmen können die Befestigungsbolzen 102 die gewünschte relative Ausrichtung bezüglich des Achsschenkels 12 herstellen und verbleiben nach Anziehen der Mutter 118 in dieser Stellung. Zusätzlich wird durch die verschiedenen Verstärkungselemente, einschließlich der Scheiben 114 und 116, der Bereich des Schenkelgehäuses 12 in der Gegend der Befestigung der Kugelelemente 38 und 40 verstärkt.
Zur Befestigung des Lenkgestänges 42 an dem Schenkelgehäuse 12 wird ein Lenkgestängebolzen 122 direkt in den Umfangsrandflanschabschnitt 48 des Schenkelgehäuses 12 durch eine Bohrung 126 eingesetzt. Es können verschiedene Befestigungseinrichtungen zur Befestigung des Lenkgestänges 42 an dem Schenkelgehäuse 12 verwendet werden, einschließlich der vorstehend erwähnten Anordnung mit der halbkugelförmigen Aufnahme. Wie es in Fig. 5 gezeigt ist, ist eine sich verjüngende Buchse 124 zwischen den Bohrungen 126 und 128 in dem Gehäuse 12 bzw. einer Verstärkungsplatte 130 angeordnet.
Die Radlageranordnung 28, die von der Achsschenkelanordnung 10 getragen wird, ist eine Wälzlageranordnung. Diese Arten von Lageranordnungen sind einteilige Einheiten, die innere und äußere Lauf flächen haben, die ständig zusammengebaut sind. Die Radlageranordnung 28 ist gegenüber der Umgebung durch eine innere und eine äußere Lagerdichtung 68 und 70 abgedichtet. Vorzugsweise sind die Dichtungen 68 und 70 identisch, wodurch ein umgekehrter Einbau des Lagers 28 möglich ist. Es ist vorzugsweise eine zusätzliche Dichtung 96 vorgesehen, die in der Schenkelgehäuseöffnung 50 durch Preßsitz angeordnet ist. Die Dichtung 96 weist Dichtlippen auf, die einen Gleitkontakt mit einer Antriebswelle 72 herstellen und dadurch außerdem eine Verunreinigung der Radlageranordnung 28 verhindern. Die Dichtungen 68 und 70 stehen vorzugsweise mit der Dichtung 96 bzw. der Nabe 20 in dichtendem Kontakt. Die Antriebswelle 72 weist typischerweise eine oder zwei Universalgelenke 74 für konstante Geschwindigkeit auf. Die Universalgelenke 74 ermöglichen eine relative Winkelfehlausrichtung zwischen den Abschnitten der Antriebswelle 72, wodurch eine Bewegung der Aufhängung möglich ist, ohne die Antriebswelle zu beschädigen. Die Antriebswelle 72 weist außerdem eine sich erstreckende Keilwelle 78 auf, die ein mit einem Gewinde versehenes Ende 80 besitzt. Die Nabe 20 bildet eine innere Keilfläche, die den Keilen der Welle 78 entspricht und zu diesen paßt und weist einen sich radial erstreckenden Flansch 82 auf, der eine Befestigungsstelle für mehrere Radbefestigungsbolzen 84 bildet.
Die Nabe 20 hat eine zylindrische Fläche oder Nase 86, die vorzugsweise in Reibeingriff mit dem inneren Laufring der Radwälzlageranordnung 28 steht, wenn diese Teile zusammengebaut sind.
Der Bremsscheibenrotor 16 kann eine herkömmliche einteilige Einheit oder zusammengesetzt sein, wobei er eine Mitte 88 aus gestanztem Blech mit einer äußeren gegossenen Rotorfläche 90 aufweist. Der zusammengesetzte Aufbau des Rotors 16 sorgt für eine effizientere Massenfertigung. Die Mitte 88 weist mehrere in radialem Abstand angeordnete Bohrungen 92 auf, die die Radbefestigungsbolzen 84 aufnehmen.
Der Zusammenbau und die Funktion der Achsschenkelanordnung 10 wird nun nachstehend näher beschrieben. Der Zusammenbau der verschiedenen Komponenten wird am bestem mit besonderem Bezug auf die auseinandergezogene bildliche Darstellung von Fig. 2 erläutert. Während des ersten Zusammenbaus wird die Wälzlageranordnung 28 durch Preßsitz innerhalb der Bohrung 26 des Lagerträgers 14 angeordnet. Wegen der Anwesenheit der Schulter 30 ist es notwendig, die Radwälzlageranordnung 28 vom Inneren des Lagerträgers 14 aus zu belasten und zu drücken. Die Lageranordnung 28 wird solange in die Bohrung 26 gepreßt, bis sie an der Schulter 30 angreift, die eine weitere Verschiebung verhindert.
Das Achsschenkelgehäuse 12 wird so in Stellung gesetzt, daß die Befestigungsbohrungen 52 mit den Gewindebohrungen 44 fluchten. Danach werden die mit einem Gewinde versehenen Befestigungselemente 54 angebracht, wodurch die zwei Komponenten befestigt werden. Da die radiale Größe der Mittelöffnung 50 geringer ist als der Durchmesser des äußeren Laufrings des Radwälzlagers 28, wird das Lager zwischen Anschlägen eingeschlossen, die von dem Achsschenkelgehäuse 12 und der Schulter 30 des Lagerträgers 14 gebildet werden. Das Lager 28 wird deswegen innerhalb der Achsschenkelanordnung 10 sowohl durch den Preßsitz als auch einen mechanisch einschließenden Eingriff gehalten.
Diese Befestigung sorgt für einen sicheren Eingriff der Radlageranordnung 28. Die Dichtung 96 wird durch Preßsitz in der Öffnung 50 des Gehäuses 12 angeordnet. Die Nabe 20 wird vorzugsweise durch Preßsitz in dem inneren Laufring der Wälzlageranordnung 28 angeordnet. Die Antriebswelle 72 wird so eingebaut, daß der mit einer Keilwelle versehene Abschnitt 78 durch eine entsprechend gekeilte Innenbohrung der Nabe 20 hindurchgeht und in diese eingreift. Schließlich werden der Rotor 16, der Bremssattel 22 und die Bremsschuhe 24 angebracht.

Claims

1. Einrichtung zur Montage einer Aufhängungskomponente, geeignet für die Befestigung einer Aufhängungskomponente an einer Achsschenkelanordnung (10), die ein Gehäuse (12) mit einem sich von dem Gehäuse (12) erstreckenden Umfangsrandflanschabschnitt (48) aufweist, wobei die Aufhängungskomponente ein Kugelgelenk (38, 40) oder ein Lenkgestänge (42) mit einem vorstehenden Befestigungsbolzen (102) aufweist, der in eine Bohrung (106, 108) eingreift, die innerhalb des Umfangsrandflanschabschnittes (48) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängungskomponente mittels einer halbkugelförmigen Aufnahme (110, 112) mit dem Achsschenkel verbunden ist, die in dem Randflanschabschnitt (48) die Bohrung (106, 108) umgebend ausgebildet ist, und daß der Befestigungsbolzen (102) einen mit einem Gewinde versehenen Bolzenabschnitt, eine erste, an dem Bolzen (102) befestigte Scheibe (114), die eine halbkugelförmige Fläche bildet, die der halbkugelförmigen Aufnahme (110, 112) entspricht, ein zweites Scheibenelement (116), das auf den Bolzen (102) aufgesetzt werden kann und eine halbkugelförmige Fläche aufweist, die so angepaßt ist, daß sie der halbkugelförmigen Aufnahme (110, 112) entspricht, und eine Befestigungseinrichtung (118) für ein Festklemmen der ersten (114) und der zweiten (116) Scheibeneinrichtung gegen das Achsschenkelgehäuse (12) aufweist, wodurch der Befestigungsbolzen (102) starr an der Achsschenkelanordnung (10) befestigt werden kann.

2. Montageeinrichtung für eine Aufhängungskomponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Scheibe (114) eine konvexe halbkugelförmige Fläche und die zweite Scheibe (116) eine konkave halbkugelförmige Fläche bildet.

3. Montageeinrichtung für eine Aufhängungskomponente nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Scheibe (116) auf ihrer Fläche, die der die konkave halbkugelförmige Fläche bildenden Fläche gegenüberliegt, außerdem eine konvexe halbkugelförmige Fläche bildet, und daß die Befestigungseinrichtung (118) eine konkave halbkugelförmige Fläche (120) ist.

4. Montageeinrichtung für eine Aufhängungskomponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine insgesamt horizontale Buchse (124) eine Bohrung (126) für einen Eingriff eines Lenkgestänges (42) an dem Achsschenkel bildet, wobei ein Gehäuse (12) einen Umfangsrandflanschabschnitt (48) aufweist, das Achsschenkelgehäuse (12) um eine insgesamt vertikale Achse drehen kann, die sich zwischen einem oberen Kugelgelenk (38) und einem unteren Kugelgelenk (40) erstreckt, der Umfangsrandflanschabschnitt (48) eine Bohrung (126) bildet, die eine Mittelachse aufweist, die im rechten Winkel zu der vertikalen Achse ausgerichtet ist, das Lenkgestänge (42) einen vorstehenden Schaft (122) aufweist, der sich durch die Bohrung (126) erstreckt, und wobei sich der Schenkel um die vertikale Achse dreht, wenn das Lenkgestänge bewegt wird.