DE4008879A1 - Steuerbare achsenanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine steuerbare Achsenanordnung der Bauart, die Achszapfen verwendet zur Halterung von Achs­ schenkeln an Lenkachsen-Augen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Halterung eines Achszapfens gegen eine Drehbewegung in einem Achsen-Auge auch bei Ver­ schleiß während der nutzbaren Lebensdauer des Achszapfens.

In üblichen vorderen Aufhängesystemen für Fahrzeuge, wie z.B. Lastkraftwagen, sind Radspindeln mit der Vorderachse über Achsschenkel und Achszapfen verbunden. Der Achsschen­ kel hat gewöhnlich ein gabelförmiges Joch zur Kopplung des Achsschenkels mit einem festen Achsen-Auge oder Vorsprung und der Achszapfen erstreckt sich durch fluchtende Bohrungen in dem Joch und einer Bohrung im Achsen-Auge, um die Teile zusammenzuhalten. Das normalerweise vertikal ausgerichtete Achsen-Auge, das zur Abstützung des Achsschenkels dient, ist ein integraler Teil der Vorderachse. Der Achsschenkel kann um den Achszapfen an einer vertikalen Lenkachse schwen­ ken. Das Achsen-Auge, das auch Achsschenkelabstützauge ge­ nannt wird, hält somit den Achszapfen in nicht-drehbarer Weise, ermöglicht aber eine Drehung des Achsschenkels. Ein zwischen dem Achsschenkelträger und dem unteren Arm des zwei­ gabeligen Joches eingebautes Wälzlager erlaubt eine reibungs­ arme Bewegung des Achsschenkels um die Lenkachse. Der obere Arm trägt generell eine Büchse zur Anpassung an eine geringere Belastung.

Aufgrund von Fertigungstoleranzen ist das Achszapfen-Wälz­ lager und die Büchse häufig nicht genau eingepaßt zwischen dem unteren und dem oberen Arm des Achsschenkeljoches. Die entstehenden Spalte oder Zwischenräume ermöglichen es, daß die Teile sich relativ zueinander verschieben, insbesondere als Folge der Abnutzung während der Betriebsdauer dieser Teile. Bei Aufhängesystemen von Schwerlastwagen sind die Achszapfen gewöhnlich gegen Drehung gesichert mit Hilfe von Ziehkeilen, die sich verjüngende Flächen haben und die gegen die Seiten der Achszapfen gezogen werden. Als Folge des Verschleißes jedoch entstehen größere Zwischenräume, was zur Folge hat, daß die Achszapfen sich verschieben und innerhalb ihrer Achsschenkelbohrungen während der Betriebs­ zeit oder Lebenszeit der Teile hin- und herschwingen. Eine solche Bewegung vergrößert noch das Verschleißproblem.

Nach der Erfindung ist nun eine steuerbare Achsenanordnung vorgesehen mit einem vorbelasteten Achszapfen-Ziehkeil-System, durch das Zwischenräume verengt oder geschlossen werden, die durch Verschleiß an den Grenzflächen zwischen Achszapfen und Lenk-Achs-Auge entstehen. Vorzugsweise umfaßt die Anordnung einen Achsen-Querträger mit einem Paar vertikal ausgerichte­ ter Achsschenkel-Abstützaugen oder Vorsprüngen an deren Enden. Jedes dieser Augen hat vertikal beabstandete Enden und eine Bohrung, die sich voll zwischen den Enden erstreckt. Ein Achs­ schenkel ist drehbar in jedem Auge gehalten mit Hilfe von oberen und unteren Armen, die fluchtende Öffnungen haben. Ein zylindrischer Achszapfen erstreckt sich durch die Bohrung des Auges und die Öffnungen der Arme, um den Achsschenkel an dem Auge zu haltern.

Jedes Auge hat eine Querbohrung, die sich quer zu der anderen Bohrung erstreckt und diese teilweise schneidet und ein Zieh­ keil ist in jeder Querbohrung angeordnet und abgestützt. Jeder Ziehkeil hat einen langgestreckten Kopf mit einer sich ver­ jüngenden oder abgeschrägten ebenen Fläche, die den Achszapfen erfassen bzw. mit diesem in Eingriff treten kann. Der Ziehkeil hat einen mit Gewinde versehenen Schaft entgegengesetzt zu dem Kopf, dessen Ende sich aus der Querbohrung herauserstreckt.

Eine Ziehkeilmutter ist auf das Ende des Gewindeschaftes geschraubt, um den Ziehkeilkopf gegen den Achszapfen zu halten. Eine Scheibenfeder wird benutzt, um den Ziehkeil gegen den Achszapfen vorzubelasten, die zwischen dem Auge und der Mutter angeordnet ist. In einer bevorzugten Aus­ führungsform ist die Scheibenfeder eine Tellerfeder, die eine relativ konstante Kraft abgibt bei einer Abweichung oder Ablenkung von bis zu 0,75 mm je Ziehkeil.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 teilweise im Schnitt ein Ende einer steuer­ baren Achsenanordnung nach der Erfindung zeigt.

Fig. 2 zeigt im Schnitt einen Achszapfen und ein Lenk­ achsenauge längs der Linie 2-2 von Fig. 1.

Fig. 3 zeigt im Schnitt ein Paar Scheibenfedern in unbelastetem Zustand.

Fig. 1 zeigt einen Teil einer steuerbaren Achsenanordnung von einer Seite (nur die Fahrerseite) eines Vorderachsen- Querträgers 12. Der Träger hat ein vertikal ausgerichtetes Achs-Auge 14, durch das drehbar ein Achsschenkel 16 abge­ stützt ist. Der Achsschenkel 16 hat eine übliche Radspindel oder Radwelle 18 und einen Lenkarm 20, der sich entgegenge­ setzt zur Welle 18 erstreckt. Der Lenkarm 20 ist in konven­ tioneller Weise an ein Gestänge angeschlossen (nicht gezeigt), das einen Verbindungsarm umfaßt, der mit einem manuell betä­ tigbaren Steuerrad gekoppelt ist, das vom Fahrer des Fahrzeuges betätigt wird. Der Achsschenkel 16 hat einen oberen und einen unteren Arm 22, 24, die zusammen ein gabelförmiges Joch bil­ den zum Ankoppeln des Achsschenkels an das Auge 14 mit Hilfe eines zylindrischen Achszapfens 32.

Das Auge 14 hat eine innere vertikal ausgerichtete Bohrung 26, während der obere und der untere Arm 22 und 24 Öffnun­ gen 28 und 30 entsprechend haben, zur Verbindung mit dem zylindrischen Achszapfen 32. Der Achszapfen, der in der Boh­ rung und den Öffnungen mittels konventioneller Mittel gehal­ ten ist, hält und stützt den Achsschenkel 16 so, daß dieser sich bezüglich dem Auge 14 drehen kann, wodurch die nicht gezeigten Räder, die auf der Welle 18 sitzen, um eine rela­ tiv vertikale Lenkachse a-a geschwenkt werden können, die durch die Mittellinie der Bohrung 26 definiert ist.

Fig. 2 zeigt im Schnitt den Achszapfen 32 und das Auge 14 zur Halterung des Achsschenkels. Eine linke und eine rechte Queröffnung 34 und 36 trägt und hält jeweils einen Ziehkeil 42, die auf entgegengesetzten Seiten des Achszapfens 32 an­ geordnet sind, wie dargestellt. Jeder Ziehkeil 42 hat einen Kopf 38 mit einer sich verjüngenden oder keilförmigen Abfla­ chung 54. Jede Abflachung 54 tritt in Eingriff mit einer ent­ sprechenden Abflachung 40 auf gegenüberliegenden Seiten des Achszapfens, so daß dieser effektiv an einer Drehung inner­ halb der Bohrung 26 gehindert ist.

Jeder Ziehkeil hat ferner einen nicht mit Gewinde versehenen Schaftabschnitt 46 integral mit dem Kopf 38. Von diesem Ab­ schnitt 46 aus erstreckt sich weiterhin ein mit Gewinde ver­ sehenes Schaftende 50, das sich aus den Queröffnungen 34 und 36 hinauserstreckt. Jeder Ziehkeil wird an Ort und Stelle ge­ halten durch eine Mutter 52, die angezogen ist auf eine Zug­ belastung von etwa 6000 bis 8000 Kp/cm². Ein Paar Scheiben­ federn 44, 48 ist zwischen der Mutter 52 und dem Umfangsbe­ reich 60 der Öffnung des Achs-Auges 14 angeordnet. Vorzugs­ weise sind die Scheibenfedern Tellerfedern, die, wenn die Mut­ tern 52 angezogen werden, sich abflachen, wie in Fig. 2 dar­ gestellt ist. Obwohl Tellerfedern vorgezogen werden, können auch andere Federn verwendet werden, die ähnliche Belastungs- Durchbiegungs-Eigenschaften haben.

Fig. 3 zeigt ein Paar Tellerfedern 44, 48 in nicht-belaste­ ter und damit nicht zusammengedrückter Form. Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Methode zum Übereinanderstapeln der Teller­ federn derart, daß ihre inneren Umfangsabschnitte 56 in Kon­ takt miteinander gelangen, während ihre äußeren Umfangsab­ schnitte 58 entsprechend Kontakt mit der Mutter 52 bzw. dem Bereich 60 des Auges 14 haben. Durch die Tellerfedern 44, 48 werden die Ziehkeile vorgespannt oder vorbelastet, um einen Verschleiß des Achszapfens zu kompensieren und sie haben eine charakteristische Belastungskurve, die relativ flach über einen weiten Durchbiegungsbereich ist. So zum Beispiel liefern die beiden Tellerfedern 44, 48 eine relativ konstante Kraft über einen Bereich von etwa 0,75 mm Durchbiegung, um wirksam eine Lockerung oder die Ausbildung eines Zwischenraumes infolge eines Achszapfenverschleißes zu verhindern, d.h. es ist eine Bewegung des Ziehkeiles gegenüber dem Achszapfen möglich bis herauf zu etwa 0,75 mm. Die Tellerfedern haben vorzugsweise eine Rockwell-Härte im Bereich von 45 bis 50 und sie sind aus einem hochgekohlten Kohlenstoffstahl hergestellt. Die anderen Teile, wie Achszapfen, Augen etc. sind aus den in der Praxis bekannten Materialien hergestellt.

Vorzugsweise sind die Ziehkeile parallel, aber axial versetzt zueinander längs des Achszapfens 32 (Fig. 1) und die Verjün­ gung liegt in einem Bereich von 5 bis 15° gemessen bezüglich der Achsen b-b und c-c der Ziehkeile. Ferner ist vorzugsweise der Kopf jedes Ziehkeiles so weit längsgestreckt, daß er eine größere Länge hat als das mit Gewinde versehene Ende und der nicht mit Gewinde versehene Schaft des Ziehkeiles zusammen. Darüber hinaus sind die Ziehkeile zweckmäßigerweise umgekehrt zueinander ausgerichtet.

Claims (10)

1. Steuerbare Achsenanordnung mit einem Achsen-Querträger, der ein langgestrecktes, vertikal ausgerichtetes Auge an einem Ende hat, welches ein Paar vertikal beabstandete Enden und eine voll durchgehende Bohrung zwischen diesen Enden besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß ein drehbarer Achsschenkel vorgesehen ist, der ein zweigabeliges Joch hat mit einem oberen und einem unteren Arm, welche fluch­ tende Öffnungen aufweisen, die gegenüberliegenden Enden der Bohrung entsprechen, daß ferner ein zylindrischer Achs­ zapfen vorgesehen ist, der in dieser Bohrung gehalten ist und sich durch diese Öffnungen erstreckt, daß das Auge eine Querbohrung hat, die sich quer zu dieser Bohrung er­ streckt und diese teilweise schneidet, daß ein Ziehkeil in der Querbohrung gehalten ist, der einen langgestreckten Kopf aufweist, welcher eine sich verjüngende abgeschrägte Abflachung hat, die in Eingriff mit dem Achszapfen tritt, daß der Ziehkeil ferner einen mit Gewinde versehenen Schaft an einem Ende aufweist, das sich aus der Querbohrung her­ auserstreckt, daß auf dieses Ende eine Mutter geschraubt ist, um den Ziehkeil gegen den Achszapfen zu halten, und daß eine Feder zwischen dem Auge und der Mutter angeordnet ist, um den Ziehkeil gegen den Achszapfen vorzuspannen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Achszapfen eine sich verjüngende abgeschrägte Abfla­ chung hat, die in Eingriff mit der sich verjüngenden Ab­ flachung am Kopf des Ziehkeils tritt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder wenigstens eine Scheibenfeder umfaßt, die um den Gewindeschaft des Ziehkeils angeordnet ist.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zugbelastung des Zieh­ keils ausreicht, um die Scheibenfeder in eine voll ab­ geflachte Position zu biegen.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugbelastung auf den Ziehkeil im Bereich von etwa 6000 bis 8000 Kp/cm² liegt.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß ein zweiter Ziehkeil vorgesehen ist, der parallel zu dem ersten, aber axial versetzt zu diesem eingebaut ist, daß der Achszapfen eine zweite sich verjüngende abgeschrägte Abflachung hat, die um 180° gegen­ über seiner ersten abgeschrägten Abflachung versetzt ist, daß die zweite Fläche axial versetzt gegenüber der ersten Fläche ist, und daß der zweite Ziehkeil eine Scheibenfeder und eine Mutter aufweist, womit die Scheibenfedern parallel zueinander arbeiten, um eine relativ konstante Zugbelastung je Ziehkeil aufzubringen bei einer Gesamtdurchbiegung von bis zu 0,75 bis 0,8 mm je Ziehkeil.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Achsen-Querträger ein zweites Auge an seinem entgegenge­ setzten Ende hat, daß jedes Auge ein Paar Queröffnungen aufweist und daß die Scheibenfedern aus Tellerfedern ge­ bildet sind.

8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziehkeile und ihre Abschrägungen entsprechend fluch­ ten und parallel zueinander ausgerichtet sind und daß die Abschrägungen in einem Bereich von 5 bis 15 Winkelgraden bezüglich der Achse jedes Ziehkeils verlaufen.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die langgestreckten Köpfe der Zieh­ keile eine größere Länge haben als die Schaftabschnitte jedes Ziehkeiles.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ziehkeile umgekehrt zueinander aus­ gerichtet sind.