WO2015154751A1 - Lenkachse - Google Patents

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WO2015154751A1
WO2015154751A1 PCT/DE2015/100138 DE2015100138W WO2015154751A1 WO 2015154751 A1 WO2015154751 A1 WO 2015154751A1 DE 2015100138 W DE2015100138 W DE 2015100138W WO 2015154751 A1 WO2015154751 A1 WO 2015154751A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
steering
pin
axle according
fist
fork
Prior art date
Application number
PCT/DE2015/100138
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Georg Klein
Georg RHODE
Original Assignee
Bpw Bergische Achsen Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bpw Bergische Achsen Kg filed Critical Bpw Bergische Achsen Kg
Publication of WO2015154751A1 publication Critical patent/WO2015154751A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D7/00—Steering linkage; Stub axles or their mountings
    • B62D7/18—Steering knuckles; King pins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G7/00—Pivoted suspension arms; Accessories thereof
    • B60G7/008—Attaching arms to unsprung part of vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2206/00—Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
    • B60G2206/01—Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
    • B60G2206/50—Constructional features of wheel supports or knuckles, e.g. steering knuckles, spindle attachments

Definitions

  • the invention relates to a steering axle with an axle body and a steering knuckle arranged thereon and supporting a vehicle wheel.
  • Such a steering axle is in the design as a caster steering axle z. B. from EP 0246461 B1 and WO 2004/048180 A1.
  • the steering angle of the steering axle can be influenced by means of an integrated hydraulic cylinder in the steering linkage and set in this way for cornering.
  • the invention is therefore based on the invention to provide a steering axle, the joint arrangement is easily disassembled even in cramped spatial conditions.
  • first and second steering pins Fixed to the steering fist, designed as separate components first and second steering pins, wherein the first steering pin by means of a sliding or rolling freely rotatable in the first fork leg, and the second steering pin is arranged by means of a sliding or rolling freely rotatable in the second fork leg ,
  • a one-piece steering pin in favor of a first and a second pivot pin, wherein the two steering pins are formed as separate components, results for maintenance and repair purposes, an easily removable arrangement in which initially one of the two steering pin is removed, before then the other Steering pin is removed in the opposite direction from the steering fork.
  • the two steering pins which are preferably designed in each case as bushings, sliding or rolling bearings, so as to create a particularly friction and low-resistance joint arrangement.
  • the steering pins are preferably formed in such a way that the first steering pin is supported against a first end side of the steering fist, and the second steering pin against a second end face of the steering fist.
  • the two steering pins take a rigid position on the steering fist.
  • the first steering pin can be rotationally fixed by positive engagement with respect to the steering fist, and preferably additionally by a friction or adhesion.
  • the second steering pin is missing a direct positive connection with respect to the steering fist. Rather, the second steering pin is arranged rotatably by a friction or frictional connection with respect to the steering fist.
  • An advantageous embodiment of the steering axle is characterized by a connecting the steering pins and this pulling against the respective end face of the steering fist traction element, wherein the steering pins are each formed as sockets with a central longitudinal opening for the tension element.
  • a tension element is preferably a bolt. This is supported with its one end from the outside to the first steering pin, and its other end is bolted to the second steering pin, which is provided for this purpose with a corresponding internal thread.
  • the second steering pin also serves as a mother, by tightening the two steering pin pulled from two sides against the steering fist and thus rigidly clamped to the steering fist.
  • the one end of the bolt is preferably designed as a bolt head, and for at least partially receiving the bolt head, a longitudinal portion of the longitudinal opening of the first pivot pin is formed as a radial extension. This allows a space-saving design of the bolt.
  • a rotation of the bolt can be achieved in a simple manner by the bolt head and him at least partially receiving extension are each designed out of round, preferably as a multi-edge.
  • the second steering pin assumes the function of a nut for tightening the bolt, it is additionally advantageous if the second steering pin, facing away from the steering fist, is provided with an inner contour for the engagement of a screwdriver provided with a corresponding outer contour.
  • This inner contour can z. B. wavy, and in particular have a TORX ® tool contour.
  • a further embodiment of the steering axle is characterized by a releasable positive-locking element between the bolt and the second steering pin, wherein the positive-locking element at the same time engages in an outer contour on the bolt and in an inner contour on the second steering pin.
  • This inner contour is preferably the aforementioned wave-shaped inner contour.
  • 1 is a plan view of a steering axis in the region of the joint arrangement.
  • Figure 2 is a bottom view of the steering axis in the region of the hinge assembly.
  • FIG. 3 shows a vertical section through the joint arrangement corresponding to the sectional plane III - III entered in FIG. 2;
  • FIG. 4 shows a horizontal section corresponding to the sectional plane IV - IV shown in FIG. 3;
  • Fig. 5 shows the main items of the joint assembly, these are reproduced in isolation.
  • the explanation of the invention is given below with reference to a towed, ie non-driven trailing steering axle, as is often used in vehicle trailers, both in Zweiachsaggregaten, as well as in Dreiachsaggregaten only the rearmost axis in the direction of travel is usually a steering axis.
  • Figures 1 and 2 show only one end of a caster steering axle. At the other end, based on the vehicle centerline, the steering axle is symmetrical.
  • An axle body 1 in the form of an axle tube extending over the greater part of the vehicle width is supported on both sides of the vehicle by means of a control link, not shown, and the air bellows of an air suspension relative to the vehicle chassis.
  • a steering fist 10 is rigidly fastened. This forms together with a pivotally mounted about a vertical pivot axis A steering fork 6 a determining the steering deflection of the vehicle wheel joint assembly 2.
  • the central element of the joint assembly 2 is a steering pin 5, which defines the substantially vertical pivot axis A of the steering axis to those around Steering rash occurs.
  • the steering pin 5 is composed here of several elements or items.
  • axle body 1 is continuous from one to the other side of the vehicle.
  • the invention can also be realized in an independent suspension with separate axle bodies 1 on both sides of the vehicle.
  • the preferably forged steering fork 6 is composed of a lower fork leg 6A and a rigid upper fork leg 6B.
  • the steering knuckle 3 and a brake carrier 4 is formed for the wheel brake.
  • the yoke 6 is pivotally connected to a transversely arranged to the direction steering rod 7.
  • the respective vehicle wheel is rotatably supported via roller bearings.
  • the steering pin 5 is, compared to the axle body 1 and the stub axle 3, offset in the vehicle longitudinal direction.
  • the steering fist 10 is located between the two fork legs 6A, 6B of the steering fork 6.
  • the fork legs 6A, 6B are each provided with mutually aligned, through openings. These openings are holes into which bearing bushes 8A, 8B of a plain bearing are pressed.
  • the provided with lubricant pockets inner lateral surfaces of the existing preferably brass bearing bushes 8A, 8B form the one sliding partner of the sliding bearing.
  • the other Sliding partners of the plain bearing form the cylindrically machined outer sides of steering pins 11, 12.
  • the sliding bearings 8A, 8B are inwardly, d. H. toward the steering fist 10, sealed by shaft seals 19, so that no moisture and no dirt can get from the region of the steering fist 10 to the plain bearings 8A, 8B.
  • the steering pins 1 1, 12 are rigidly connected to the steering fist 10, wherein the lower steering pin 11 is located in the opening or bore of the lower fork leg 6 A and is mounted therein over the plain bearing bush 8 A, while the upper steering pin 12 in the opening or Bore of the upper fork leg 6 B is arranged and is mounted therein over the other plain bearing bush 8 B.
  • About lubrication nipple can be the two slide bearings 8A, 8B supply with lubricant.
  • the steering fist 10 has a downwardly directed first end face 21 and a second end face 22 facing away from this.
  • the upper steering pin 12 is supported with the interposition of a seal 25 B against the second end face 22, namely frictionally engaged.
  • the lower steering pin 11 is, also with the interposition of a seal 25A, supported against the end face 21, wherein in the support area additionally positive locking structures 23 are formed, which ensure that the lower steering pin 1 1 in each case against rotation of the steering fist 10 is.
  • the joint assembly 2 is provided with a rear part 33.
  • This is composed of a first, to the steering fork 6 rotatably mounted wave pressure disc 33A and a second supported thereon, to the steering fist 10 rotationally fixed shaft thrust washer 33B.
  • the basic structure of such wave pressure disks is known from EP 0 246 461 B1.
  • the wave pressure discs 33A, 33B are located entirely in a preferably cylindrical recess 34 in the lower fork leg 6A.
  • the recess 34 is arranged in the axial extension of the lower pivot pin 1 1 of the steering pin.
  • the Diameter of the recess 34 is larger than the diameter of the adjoining above bore in which the lower slide bearing 8A sits.
  • the recess 34 is, facing away from the steering pin, closed by a plate 40.
  • This forms a stable cover and is secured by means of several screws 41 detachably from below against the fork leg 6A.
  • a seal 42A is arranged between the plate 40 and the through-opening of the fork leg 6A, so that in the region of the plate 40 neither dirt nor moisture can penetrate to the rear part 33 with the two wave pressure discs 33A, 33B and to the sliding bearing 8A. Dirt and moisture can not penetrate from the other side, since this prevents the shaft seal 19.
  • the lower shaft pressure plate 33A is supported against the plate 40 from inside. It is also secured against rotation with respect to the plate 40, preferably by corresponding positive locking structures 44 (FIG. 5) on the wave pressure disk 33A and on the plate 40.
  • the two wave pressure discs 33A, 33B are designed as rings whose cylindrical circumference sits with no or little play in the likewise cylindrical recess 34.
  • a tension element is the bolt 15, which is supported with its one end from the outside to the lower steering pin 1 1, and the other end is provided with an external thread 35, which is bolted to a threaded bore 14 in the upper steering pin 12.
  • This screwing means that, since the bolt 15 is secured against rotation, by turning the upper pivot pin 12 of the bolt 15 is tightened with the result that the two steering pins 11, 12 are pulled against each other and against the steering fist 10, so that Overall, a rigid unit of steering fist 10, first steering pin 1 1, second steering pin 12 and the bolt 15 results. To achieve this rigid unit so not the bolt is turned or tightened, but conversely, the upper steering pin 12, which is why this plays the additional function of a mother.
  • the steering pin 12 facing away from the steering fist 10, provided with an inner contour 30 for the engagement of a provided with a corresponding outer contour screwing.
  • the inner contour 30 is here wave-shaped, and here is in particular a TORX ® tool contour.
  • a positive locking element 31 is releasably inserted between the bolt 15 and steering pin 12.
  • the positive locking element 31 is here designed as a short cylindrical pin (FIG. 4). This engages at the same time in an outer contour 32 on the outside of the bolt 15, and in the wavy inner contour 30 on the steering pin 12 a.
  • the outer contour 32 is present several times over the circumference of the bolt 15, the rotational position can be fixed in relatively small angular steps.
  • this is fastened to a ring which surrounds the upper end of the threaded bolt 15.
  • a lid 48 is placed on the upper fork leg 6B, and screwed by means of several screws 49 to the steering fork.
  • a seal 42B is additionally present to protect the bearing bush 8B.
  • a spring assembly 50 is supported from in series disc springs, on the other hand, the steering pin 5 is acted upon by the spring assembly 50 is supported from above against the steering pin 12.
  • This spring force leads to a continuous axial pressure load on the wave-shaped contact surfaces of the two wave pressure plates 33A, 33B.
  • the lower end of the bolt 15 is designed as a bolt head 55.
  • a longitudinal section of the longitudinal opening of the first pivot 11 is formed as a radial extension 56.
  • the bolt head 55 as well as the extension 56 in the steering pin 11 are out of round, preferably in each case as a multi-edge.
  • the two wave pressure discs 33A, 33B are made of a sintered metal. Due to their manufacturing process, shaped parts made of sintered metal are very precise in terms of fit and shape and therefore do not need to be reworked. In addition, a sintered metal component allows a targeted combination z. B. with slip-promoting additives. Because of the porous structure of the sintered metal its impregnation with a suitable lubricant is possible. In addition, since the wave washers are arranged in an externally sealed and sealed space, namely in the recess 34, increased maintenance intervals are possible for the steering axle.

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Abstract

Vorgeschlagen wird eine Lenkachse mit einem Achskörper (1) und einem daran gelenkig angeordneten, ein Fahrzeugrad lagernden Achsschenkel (3). Die Gelenkanordnung (2) umfasst: - eine Lenkgabel (6) aus zwei zueinander starren Gabelschenkeln (6A, 6B), - eine Lenkfaust (10) zwischen den zwei Gabelschenkeln (6A, 6B), und - an der Lenkfaust (10) befestigte, als separate Bauteile ausgebildete erste und zweite Lenkzapfen (11, 12). Um eine Lenkachse zu schaffen, deren Gelenkanordnung auch im Fall beengter räumlicher Verhältnisse leicht demontierbar ist, ist der erste Lenkzapfen (11) mittels eines Gleit- oder Wälzlagers (8A) frei drehbeweglich in dem ersten Gabelschenkel (6A), und der zweite Lenkzapfen (12) mittels eines Gleit- oder Wälzlagers (8B) frei drehbeweglich in dem zweiten Gabelschenkel (6B) angeordnet.

Description

'Lenkachse' Die Erfindung betrifft eine Lenkachse mit einem Achskörper und einem daran gelenkig angeordneten, ein Fahrzeugrad lagernden Achsschenkel.
Eine solche Lenkachse ist in der Bauart als Nachlauf-Lenkachse z. B. aus der EP 0 246 461 B1 und aus der WO 2004/048180 A1 bekannt.
Sie kommen vor allem bei Anhängerfahrzeugen mit Doppel- oder Dreifachachse zum Einsatz, und sind in der Regel für ein selbsttätiges Mitlenken bei Vorwärtsfahrt ausgelegt. Ein aktives Mitlenken bei Rückwärtsfahrt oder auch Vorwärtsfahrt ermöglichen Zwangslenkungen, wie sie z. B. aus der DE 297 17 765 U1 bekannt sind. Bei diesen lässt sich der Lenkwinkel der Lenkachse mittels eines in das Lenkgestänge integrierten hydraulischen Zylinders beeinflussen und auf diese Weise für eine Kurvenfahrt einstellen.
Bei den bekannten Lenkachsen bereitet bei Reparatur und Wartung die Demontage des Gelenks zwischen Achskörper und Achsschenkel häufig Probleme, vor allem hinsichtlich des zur Verfügung stehenden Bauraums. Reicht dieser nicht aus, muss für Arbeiten an der Gelenkanordnung die ganze Lenkachse ausgebaut werden, wodurch viele Arbeitsstunden gebunden werden.
Der Erfindung liegt daher die A u f g a b e zugrunde, eine Lenkachse zu schaffen, deren Gelenkanordnung auch im Fall beengter räumlicher Verhältnisse leicht demontierbar ist.
Zur L ö s u n g dieser Aufgabe wird eine Lenkachse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Bei dieser Lenkachse sind Bestandteile der Gelenkanordnung:
- eine Lenkgabel auf zwei zueinander starren Gabelschenkeln,
- eine Lenkfaust zwischen den zwei Gabelschenkeln, und - an der Lenkfaust befestigte, als separate Bauteile ausgebildete erste und zweite Lenkzapfen, wobei der erste Lenkzapfen mittels eines Gleit- oder Wälzlagers frei drehbeweglich in dem ersten Gabelschenkel, und der zweite Lenkzapfen mittels eines Gleit- oder Wälzlagers frei drehbeweglich in dem zweiten Gabelschenkel angeordnet ist.
Durch den Wegfall eines einteiligen Lenkbolzens zugunsten eines ersten und eines zweiten Lenkzapfens, wobei die beiden Lenkzapfen als separate Bauteile ausgebildet sind, ergibt sich für Wartungs- und Reparaturzwecke eine einfach demontierbare Anordnung, bei der zunächst einer der beiden Lenkzapfen entfernt wird, bevor anschließend der andere Lenkzapfen in die entgegengesetzte Richtung aus der Lenkgabel entfernt wird. Auf den zwei Lenkzapfen, die vorzugsweise jeweils als Buchsen ausgebildet sind, sitzen Gleit- oder Wälzlager, um so eine besonders reib- und widerstandsarme Gelenkanordnung zu schaffen. Die Lenkzapfen sind vorzugsweise in der Weise ausgebildet, dass sich der erste Lenkzapfen gegen eine erste Stirnseite der Lenkfaust, und der zweite Lenkzapfen gegen eine zweite Stirnseite der Lenkfaust abstützt. Auf diese Weise nehmen die beiden Lenkzapfen eine starre Position an der Lenkfaust ein. Der erste Lenkzapfen kann durch Formschluss drehfest gegenüber der Lenkfaust sein, und vorzugsweise zusätzlich durch einen Reib- bzw. Kraftschluss. Hingegen fehlt bei dem zweiten Lenkzapfen ein unmittelbarer Formschluss gegenüber der Lenkfaust. Vielmehr ist der zweite Lenkzapfen allein durch einen Reib- bzw. Kraftschluss drehfest gegenüber der Lenkfaust angeordnet..
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Lenkachse ist gekennzeichnet durch ein die Lenkzapfen verbindendes und diese gegen die jeweilige Stirnseite der Lenkfaust ziehendes Zugelement, wobei die Lenkzapfen jeweils als Buchsen mit einer zentralen Längsöffnung für das Zugelement ausgebildet sind.
Als Zugelement dient vorzugsweise ein Schraubbolzen. Dieser ist mit seinem einen Ende von außen her an dem ersten Lenkzapfen abgestützt, und sein anderes Ende ist mit dem zweiten Lenkzapfen verschraubt, der hierzu mit einem entsprechenden Innengewinde versehen ist. Bei dieser Bauart dient der zweite Lenkzapfen zugleich als Mutter, durch deren Anziehen die beiden Lenkzapfen von zwei Seiten her gegen die Lenkfaust gezogen und damit starr an der Lenkfaust verspannt werden. Das eine Ende des Schraubbolzens ist vorzugsweise als Bolzenkopf gestaltet, und für eine zumindest teilweise Aufnahme des Bolzenkopfes ist ein Längsabschnitt der Längsöffnung des ersten Lenkzapfens als radiale Erweiterung ausgebildet. Dies ermöglicht eine platzsparende Gestaltung des Schraubbolzens. Zudem lässt sich auf einfache Weise eine Drehsicherung des Bolzens erzielen, indem der Bolzenkopf und die ihn zumindest teilweise aufnehmende Erweiterung jeweils unrund gestaltet sind, vorzugsweise als Mehrkante.
Da der zweite Lenkzapfen die Funktion einer Mutter für das Anziehen des Schraubbolzens übernimmt, ist es von zusätzlichem Vorteil, wenn der zweite Lenkzapfen, der Lenkfaust abgewandt, mit einer Innenkontur für den Eingriff eines mit einer entsprechenden Außenkontur versehenen Schraubwerkzeugs versehen ist. Diese Innenkontur kann z. B. wellenförmig gestaltet sein, und insbesondere eine TORX®-Werkzeugkontur aufweisen.
Eine weitere Ausgestaltung der Lenkachse ist gekennzeichnet durch ein lösbares Formschlusselement zwischen dem Schraubbolzen und dem zweiten Lenkzapfen, wobei das Formschlusselement zugleich in eine Außenkontur an dem Schraubbolzen und in eine Innenkontur an dem zweiten Lenkzapfen eingreift. Diese Innenkontur ist vorzugsweise die bereits genannte wellenförmig gestaltete Innenkontur. Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen. In diesen ist eine bevorzugte Ausführungsform der Lenkachse dargestellt, und es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Lenkachse im Bereich der Gelenkanordnung;
Fig. 2 eine Untersicht auf die Lenkachse im Bereich der Gelenkanordnung;
Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch die Gelenkanordnung entsprechend der in Fig. 2 eingetragenen Schnittebene III-III;
Fig. 4 einen Horizontalschnitt entsprechend der in Fig. 3 bezeichneten Schnittebene IV- IV;
Fig. 5 die wichtigsten Einzelteile der Gelenkanordnung, wobei diese vereinzelt wiedergegeben sind. Die Erläuterung der Erfindung erfolgt im Folgenden anhand einer gezogenen, d. h. nicht- angetriebenen Nachlauf-Lenkachse, wie sie häufig in Fahrzeuganhängern zum Einsatz kommt, wobei sowohl bei Zweiachsaggregaten, als auch bei Dreiachsaggregaten nur die in Fahrtrichtung hinterste Achse üblicherweise eine Lenkachse ist. Die Figuren 1 und 2 zeigen nur das eine Ende einer Nachlauf-Lenkachse. An dem anderen Ende ist, bezogen auf die Fahrzeug-Mittellinie, die Lenkachse symmetrisch gestaltet.
Ein Achskörper 1 in Gestalt eines sich über den größten Teil der Fahrzeugbreite erstreckenden Achsrohrs ist auf beiden Fahrzeugseiten über einen nicht dargestellten Achslenker sowie den Luftbalg einer Luftfederung gegenüber dem Fahrzeugchassis abgestützt. An jedem Ende des rohrförmigen Achskörpers 1 ist, in Fahrtrichtung verkröpft, eine Lenkfaust 10 starr befestigt. Diese bildet zusammen mit einem daran um eine vertikale Schwenkachse A schwenkbar gelagerten Lenkgabel 6 eine den Lenkausschlag des Fahrzeugrades bestimmende Gelenkanordnung 2. Das zentrale Element der Gelenkanordnung 2 ist ein Lenkbolzen 5, welcher die im Wesentlichen vertikale Schwenkachse A der Lenkachse definiert, um die herum der Lenkausschlag erfolgt. Der Lenkbolzen 5 ist hier aus mehreren Elementen bzw. Einzelteilen zusammengesetzt.
Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Achskörper 1 durchgehend von der einen bis zur anderen Fahrzeugseite. Die Erfindung lässt sich jedoch auch bei einer Einzelradaufhängung mit getrennten Achskörpern 1 auf beiden Fahrzeugseiten realisieren.
Die vorzugsweise geschmiedete Lenkgabel 6 setzt sich aus einem unteren Gabelschenkel 6A und einem dazu starren oberen Gabelschenkel 6B zusammen. An der Lenkgabel 6 ist, vorzugsweise mit angeschmiedet, der Achsschenkel 3 sowie ein Bremsträger 4 für die Radbremse ausgebildet. Die Gelenkgabel 6 ist gelenkig mit einer quer zur Fahrtrichtung angeordneten Lenkstange 7 verbunden. Auf dem Achsschenkel 3 ist über Wälzlager das jeweilige Fahrzeugrad drehbar gelagert. Der Lenkbolzen 5 ist, im Vergleich zum Achskörper 1 und zum Achsschenkel 3, in Fahrzeuglängsrichtung versetzt angeordnet.
Gemäß Fig. 3 befindet sich die Lenkfaust 10 zwischen den beiden Gabelschenkeln 6A, 6B der Lenkgabel 6. Zur schwenkbaren Lagerung der Lenkgabel 6 und damit des Achsschenkels 3 an der Lenkfaust 10 sind die Gabelschenkel 6A, 6B jeweils mit zueinander fluchtenden, durchgehenden Öffnungen versehen. Bei diesen Öffnungen handelt es sich um Bohrungen, in die Lagerbuchsen 8A, 8B eines Gleitlagers eingepresst sind. Die mit Schmiermitteltaschen versehenen inneren Mantelflächen der vorzugsweise aus Messing bestehenden Lagerbuchsen 8A, 8B bilden den einen Gleitpartner des Gleitlagers. Den anderen Gleitpartner des Gleitlagers bilden die zylindrisch bearbeiteten Außenseiten von Lenkzapfen 11 , 12.
Die Gleitlager 8A, 8B sind nach innen, d. h. zu der Lenkfaust 10 hin, durch Wellendichtringe 19 abgedichtet, so dass aus dem Bereich der Lenkfaust 10 keine Feuchtigkeit und kein Schmutz an die Gleitlager 8A, 8B gelangen kann.
Die zwei Lenkzapfen 11 , 12 bilden, gemeinsam mit einem zentralen Schraubbolzen 15, den Lenkbolzen 5 der Lenkachse. Die Lenkzapfen 1 1 , 12 sind starr mit der Lenkfaust 10 verbunden, wobei sich der untere Lenkzapfen 11 in der Öffnung bzw. Bohrung des unteren Gabelschenkels 6A befindet und darin über die Gleitlagerbuchse 8A gelagert ist, während der obere Lenkzapfen 12 in der Öffnung bzw. Bohrung des oberen Gabelschenkels 6B angeordnet ist und darin über die andere Gleitlagerbuchse 8B gelagert ist. Über Schmiernippel lassen sich die beiden Gleitlager 8A, 8B mit Schmierstoff versorgen.
Anstelle der Gleitlager bzw. der Lagerbuchsen 8A, 8B können für die Lagerung der Lenkzapfen 11 , 12 auch Wälzlager, z.B. Kegelrollen-Wälzlager zum Einsatz kommen, die in die Bohrungen in den Gabelschenkeln 6A, 6B eingesetzt sind. Die Lenkfaust 10 weist eine nach unten gerichtete erste Stirnseite 21 und eine dieser abgewandte zweite Stirnseite 22 auf. Der obere Lenkzapfen 12 ist unter Zwischenlage einer Dichtung 25B gegen die zweite Stirnseite 22 abgestützt, und zwar kraft- bzw. reibschlüssig. Der untere Lenkzapfen 11 ist, ebenfalls unter Zwischenlage einer Dichtung 25A, gegen die Stirnseite 21 abgestützt, wobei im Abstützbereich zusätzlich Formschlussstrukturen 23 ausgebildet sind, die sicherstellen, dass der untere Lenkzapfen 1 1 in jedem Fall drehfest gegenüber der Lenkfaust 10 ist.
Im unteren Bereich ist die Gelenkanordnung 2 mit einer Rücksteileinrichtung 33 versehen. Diese setzt sich zusammen aus einer ersten, zu der Lenkgabel 6 drehfesten Wellendruckscheibe 33A und einer daran abgestützten zweiten, zu der Lenkfaust 10 drehfesten Wellendruckscheibe 33B. Der Grundaufbau solcher Wellendruckscheiben ist aus der EP 0 246 461 B1 bekannt.
Die Wellendruckscheiben 33A, 33B befinden sich vollständig in einer vorzugsweise zylindrischen Ausnehmung 34 in dem unteren Gabelschenkel 6A. Die Ausnehmung 34 ist in axialer Verlängerung des unteren Lenkzapfens 1 1 des Lenkbolzens angeordnet. Der Durchmesser der Ausnehmung 34 ist größer als der Durchmesser der sich oberhalb anschließenden Bohrung, in der das untere Gleitlager 8A sitzt.
Die Ausnehmung 34 ist, dem Lenkbolzen abgewandt, durch eine Platte 40 verschlossen. Diese bildet einen stabilen Deckel und ist mittels mehrerer Schrauben 41 lösbar von unten gegen den Gabelschenkel 6A befestigt. Zusätzlich ist zwischen der Platte 40 und der Durchgangsöffnung des Gabelschenkels 6A eine Dichtung 42A angeordnet, so dass im Bereich der Platte 40 weder Schmutz, noch Feuchtigkeit zu der Rücksteileinrichtung 33 mit den beiden Wellendruckscheiben 33A, 33B und zu dem Gleitlager 8A dringen kann. Auch von der anderen Seite her können Schmutz und Feuchtigkeit nicht eindringen, da dies der Wellendichtring 19 verhindert.
Die untere Wellendruckscheibe 33A ist von innen gegen die Platte 40 abgestützt. Sie ist außerdem gegenüber der Platte 40 drehgesichert, vorzugsweise durch korrespondierende Formschlussstrukturen 44 (Fig. 5) an der Wellendruckscheibe 33A und an der Platte 40.
Die andere, obere Wellendruckscheibe 33B ist gegen die untere Stirnfläche des Lenkzapfens 1 1 abgestützt. Auch im Bereich dieser Abstützung sind Formschlussstrukturen 45 vorhanden (Fig. 5), um eine Relativdrehung der Wellendruckscheibe 33B gegenüber dem Lenkzapfen 11 zu verhindern.
Die beiden Wellendruckscheiben 33A, 33B sind als Ringe gestaltet, deren zylindrischer Umfang mit keinem oder nur geringem Spiel in der ebenfalls zylindrischen Ausnehmung 34 sitzt.
Konstruktiv ist sichergestellt, dass die Montage der zwei Wellendruckscheiben 33A, 33B nicht in einer beliebigen Drehposition erfolgen kann, sondern nur in genau jener Drehposition, in der die Lenkachse auf Geradeausfahrt eingestellt ist. Denn die Drehposition der oberen Wellendruckscheibe 33B ist durch die Lage bzw. Anordnung der Formschlusselemente 23 und 45 eindeutig vorgegeben. Ähnlich ist die Drehposition der unteren Wellendruckscheibe 33A durch die Lage bzw. Anordnung der Formschlusselemente 44 in Verbindung mit der Drehposition des Deckels 40 vorgegeben. Diese wiederum ist verwechslungssicher vorgegeben durch die Positionen der Schraublöcher für die Schrauben 41. Um die beiden Lenkzapfen 11 , 12 gegen die Lenkfaust 10 abzustützen, ist ein durch die Längsöffnungen 13, 14 in den Lenkzapfen hindurchführendes und die Lenkzapfen miteinander verbindendes Zugelement vorgesehen. Als Zugelement dient der Schraubbolzen 15, der mit seinem einen Ende von außen her an dem unteren Lenkzapfen 1 1 abgestützt ist, und dessen anderes Ende mit einem Außengewinde 35 versehen ist, welches mit einer Gewindebohrung 14 in dem oberen Lenkzapfen 12 verschraubt ist. Diese Verschraubung führt dazu, dass, da der Schraubbolzen 15 gegen Verdrehen gesichert ist, durch Drehen des oberen Lenkzapfens 12 der Schraubbolzen 15 angezogen wird mit der Folge, dass die beiden Lenkzapfen 11 , 12 gegeneinander und gegen die Lenkfaust 10 gezogen werden, so dass sich insgesamt eine starre Einheit aus Lenkfaust 10, erstem Lenkzapfen 1 1 , zweitem Lenkzapfen 12 und dem Schraubbolzen 15 ergibt. Zum Erzielen dieser starren Einheit wird also nicht der Schraubbolzen gedreht bzw. angezogen, sondern umgekehrt der obere Lenkzapfen 12, weshalb diesem insoweit die zusätzliche Funktion einer Mutter zukommt.
Im Hinblick auf diese Funktion ist der Lenkzapfen 12, der Lenkfaust 10 abgewandt, mit einer Innenkontur 30 für den Eingriff eines mit einer entsprechenden Außenkontur versehenen Schraubwerkzeugs versehen. Die Innenkontur 30 ist hier wellenförmig gestaltet, und ist hier insbesondere eine TORX®-Werkzeugkontur.
Um nach dem Anziehen des Lenkzapfens 12 dessen Drehlage in Bezug auf den Schraubbolzen 15 zu fixieren, wird ein Formschlusselement 31 lösbar zwischen Schraubbolzen 15 und Lenkzapfen 12 eingesetzt. Das Formschlusselement 31 ist hier als ein kurzer zylindrischer Stift gestaltet (Fig. 4). Dieser greift zugleich in eine Außenkontur 32 auf der Außenseite des Schraubbolzens 15, und in die wellenförmige Innenkontur 30 an dem Lenkzapfen 12 ein. Indem die Außenkontur 32 mehrfach über den Umfang des Schraubbolzens 15 vorhanden ist, lässt sich die Drehposition in relativ kleinen Winkelschritten fixieren. Zur Sicherung gegen ein axiales Lösen des Formschlusselements 31 ist dieses an einem Ring befestigt, welcher das obere Ende des Schraubbolzens 15 umgibt.
Von oben her ist auf den oberen Gabelschenkel 6B ein Deckel 48 aufgesetzt, und mittels mehrerer Schrauben 49 mit der Lenkgabel verschraubt. Auch hier ist zum Schutz der Lagerbuchse 8B zusätzlich eine Dichtung 42B vorhanden.
Innen gegen den Deckel 48 stützt sich eine Federanordnung 50 aus in Reihe geschalteten Tellerfedern ab, die andererseits den Lenkbolzen 5 beaufschlagt, indem sich die Federanordnung 50 von oben gegen den Lenkzapfen 12 abstützt. Diese Federkraft führt, neben der Kraft aus dem Gewicht des Fahrzeugs, zu einer andauernden axialen Druckbelastung an den wellenförmigen Kontaktflächen der zwei Wellendruckscheiben 33A, 33B. Das untere Ende des Schraubbolzens 15 ist als ein Bolzenkopf 55 gestaltet. Für eine zumindest teilweise Aufnahme des Bolzenkopfes 55 ist ein Längsabschnitt der Längsöffnung des ersten Lenkzapfens 11 als eine radiale Erweiterung 56 ausgebildet. Um den Schraubbolzen 15 gegen Drehen zu sichern, sind der Bolzenkopf 55 ebenso wie die Erweiterung 56 in dem Lenkzapfen 11 unrund gestaltet, vorzugsweise jeweils als Mehrkante.
Die beiden Wellendruckscheiben 33A, 33B bestehen aus einem Sintermetall. Formteile aus Sintermetall sind aufgrund ihres Herstellverfahrens sehr pass- und formgenau und müssen daher nicht nachbearbeitet werden. Zudem ermöglicht ein gesintertes Metallbauteil eine gezielte Kombination z. B. mit gleitfördernden Zusätzen. Denn wegen der porösen Struktur des Sintermetalls ist dessen Tränkung mit einem geeigneten Gleitmittel möglich. Da zudem die Wellendruckscheiben in einem nach außen abgeschlossenen und abgedichteten Bauraum angeordnet sind, nämlich in der Ausnehmung 34, werden für die Lenkachse erhöhte Wartungsintervalle möglich.
Bezugszeichenliste
1 Achskörper
2 Gelenk
3 Achsschenkel
4 Bremsträger
5 Lenkbolzen
6 Lenkgabel
6A Gabelschenkel
6B Gabelschenkel
7 Lenkstange
8A Lagerbuchse, Gleitlager
8B Lagerbuchse, Gleitlager
10 Lenkfaust
1 1 erster Lenkzapfen
12 zweiter Lenkzapfen
13 Längsöffnung
14 Längsöffnung, Gewindebohrung
15 Zugelement, Schraubbolzen
19 Wellendichtring
21 erste Stirnseite
22 zweite Stirnseite
23 Formschlussstruktur
25A Dichtung
25B Dichtung
30 Innenkontur
31 Formschlusselement
32 Außenkontur
33 Rücksteileinrichtung
33A Wellendruckscheibe
33B Wellendruckscheibe
34 Ausnehmung
35 Außengewinde
40 Platte, Deckel
41 Schraube A Dichtung
B Dichtung
Formschlussstruktur
Formschlussstruktur
Deckel
Schraube
Federanordnung
Bolzenkopf
Erweiterung
Schwenkachse

Claims

Patentansprüche
Lenkachse mit einem Achskörper (1) und einem daran gelenkig angeordneten, ein Fahrzeugrad lagernden Achsschenkel (3), wobei die Gelenkanordnung (2) umfasst: eine Lenkgabel (6) aus zwei zueinander starren Gabelschenkeln (6A, 6B), eine Lenkfaust (10) zwischen den zwei Gabelschenkeln (6A, 6B), und an der Lenkfaust (10) befestigte, als separate Bauteile ausgebildete erste und zweite Lenkzapfen (1 1 , 12), wobei der erste Lenkzapfen (1 1) mittels eines Gleitoder Wälzlagers (8A) frei drehbeweglich in dem ersten Gabelschenkel (6A), und der zweite Lenkzapfen (12) mittels eines Gleit- oder Wälzlagers (8B) frei drehbeweglich in dem zweiten Gabelschenkel (6B) angeordnet ist.
Lenkachse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkfaust (10) eine erste Stirnseite (21) und eine dieser abgewandte zweite Stirnseite (22) aufweist, und dass der erste Lenkzapfen (11) gegen die erste Stirnseite (21), und der zweite Lenkzapfen (12) gegen die zweite Stirnseite (22) abgestützt ist, vorzugsweise unter Zwischenlage jeweils einer Dichtung (25A, 25B).
Lenkachse nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein die Lenkzapfen (1 1 , 12) verbindendes und diese gegen die jeweilige Stirnseite (21 , 22) der Lenkfaust (10) ziehendes Zugelement (15).
Lenkachse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkzapfen (1 1 , 12) jeweils als Buchsen mit einer zentralen Längsöffnung (13, 14) für das Zugelement (15) ausgebildet sind.
Lenkachse nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement ein Schraubbolzen (15) ist, der mit seinem einen Ende von außen her an dem ersten Lenkzapfen (1 1) abgestützt ist, und dessen anderes Ende mit einer Gewindebohrung (14) in dem zweiten Lenkzapfen (12) verschraubt ist.
6. Lenkachse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Ende des Schraubbolzens (15) als Bolzenkopf (55) gestaltet ist, und dass für eine zumindest teilweise Aufnahme des Bolzenkopfes (55) ein Längsabschnitt der Längsöffnung des ersten Lenkzapfens (1 1) als radiale Erweiterung (56) ausgebildet ist.
7. Lenkachse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Drehsicherung des Bolzenkopfes (55) dieser und die Erweiterung (56) unrund gestaltet sind, vorzugsweise als Mehrkante.
8. Lenkachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Lenkzapfen (12) der Lenkfaust (10) abgewandt mit einer Innenkontur (30) für den Eingriff eines mit einer entsprechenden Außenkontur versehenen Schraubwerkzeugs versehen ist.
9. Lenkachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein lösbares Formschlusselement (31) zwischen dem Schraubbolzen (15) und dem zweiten Lenkzapfen (12), wobei das Formschlusselement (31) zugleich in eine Außenkontur (32) an dem Schraubbolzen (15) und in eine Innenkontur (30) an dem zweiten Lenkzapfen (12) eingreift.
10. Lenkachse nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkontur (30) wellenförmig gestaltet ist, insbesondere eine TORX®-Werkzeugkontur ist.
1 1. Lenkachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleit- oder Wälzlager (8A, 8B) nach außen hin mit einem abgedichteten Deckel (40, 48) und nach innen hin mit einem Wellendichtring (19) zwischen Lenkgabel (6) und Lenkzapfen (11 , 12) abgedichtet sind.
12. Lenkachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lenkzapfen (11) durch Formschluss, vorzugsweise zusätzlich durch Reib- bzw. Kraftschluss, drehfest gegenüber der Lenkfaust (10) ist.
13. Lenkachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Lenkzapfen (12) durch Reib- bzw. Kraftschluss drehfest gegenüber der Lenkfaust (10) ist.
14. Lenkachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Nachlauf-Lenkachse ausgebildet ist, bei der zwei Wellendruckscheiben (33A, 33B) den Achsschenkel (3) in Geradeausstellung stabilisieren.
Lenkachse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Wellendruckscheibe (33B) in Drehrichtung formschlüssig an dem ersten Lenkzapfen (1 1), und die untere Wellendruckscheibe (33A) in Drehrichtung direkt oder indirekt formschlüssig gegenüber der Lenkgabel (6) festgelegt ist.
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