DE102008040183B3 - Kraftfahrzeug, insbesondere Nutzkraftwagen (NKW), und Gelenkanordnung - Google Patents

Abstract

Eine Gelenkanordnung (1) mit einem zapfenartigen Haltekörper (5), an dessen axialem Kopfende ein Gelenkkopf (4) zum Angreifen einer ein- oder mehrteiligen Abstützungseinrichtung (2; 3) vorgesehen ist und dessen Fußbereich (5a; 5b) mit einem Achskörper (10) eines insbesondere Nutzkraftwagens (NKW) verbindbar ist, wird so ausgebildet, dass die Gelenkanordnung (1) neben dem zapfenartig ausgreifenden Haltekörper (5) einen separaten Flanschkörper (8) umfasst, von dem der Haltekörper (5) in Richtung seines Fußbereichs (5a; 5b) im Verbindungssinn mit dem Achskörper (10) kraftbeaufschlagbar ist.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem Achskörper und einer Abstützung für diesen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Gelenkanordnung mit einem zapfenartigen Haltekörper nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
• Insbesondere für Nutzkraftwagen (NKW) ist es bekannt, neben der eigentlichen tragenden Achsaufhängung, die die vertikal wirkende Gewichtskraft der Achse abfängt, eine zusätzliche Abstützung vorzusehen, die zum Beispiel einzelne, schräg verlaufende Lenker oder einen Dreieckslenker umfasst, der mit seiner Spitze an einem von einem zapfenartigen Haltekörper getragenen Gelenkkopf angreift und anderenends an Längsrahmenteilen des Chassis gehalten ist. Ein solcher Dreieckslenker kann darüber zum Beispiel eine Seitenführung des Achskörpers übernehmen.
• Eine Ausbildung eines mehrteiligen Dreieckslenkers ist beispielsweise der DE 102 19 708 A1 zu entnehmen.
• Um derartige oder ähnliche Lenker an dem Achskörper beweglich abstützen zu können, ist ein zapfenartiger Haltekörper bekannt, der im montierten Zustand von dem Achskörper, etwa im Bereich seines erweiterten Differentialgehäuses, nach oben ausgreift und einen Gelenkkopf trägt, an dem seinerseits der oder die Lenker angreift oder angreifen. Dieser Haltekörper ist häufig als Schmiedeteil ausgebildet und in seinem Fußbereich flanschartig erweitert, um darüber mit dem Achskörper verbunden werden zu können, häufig über Verschraubungen. Dieses zumeist geschmiedete Bauteil, das oft auch als Zapfenflansch bezeichnet wird, ist im Fahrbetrieb hoch belastet. Durch die flanschartige Fußteilerweiterung ergibt sich jedoch eine komplizierte Form, bei der die Flanscherweiterung etwa rechtwinklig zur Zapfenachse erstreckt ist. Daher lässt sich ein Verlauf der Fasern im Material derart, dass diese das Bauteil vollständig durchdringen und nicht zwischendurch herauslaufen, im Schmiedeprozess nur schwer realisieren. Die Lebensdauer und Sicherheitsreserve dieses Bauteil ist daher je nach Faserverlauf sehr unterschiedlich. Da eine zerstörungsfreie Materialprüfung eines solchen Bauteils im Hinblick auf den Faserverlauf nicht möglich ist, ergeben sich dadurch Unsicherheiten bezüglich frühzeitiger Ausfälle des Bauteils.
• In der US 4,817,984 A ist darüber hinaus eine Federbeinanbindung für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs an eine Karosserie mit einem zapfenartig ausgreifenden Haltekörper offenbart. Der Haltekörper ist dabei von einem separat ausgebildeten Flanschkörper in Richtung der Karosserie kraftbeaufschlagbar.
• Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, hier eine Verbesserung zu erreichen.
• Die Erfindung löst dieses Problem durch ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Nutzkraftwagen, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Gelenkanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Hinsichtlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung wird auf die weiteren Ansprüche 2 bis 7 und 9 bis 11 verwiesen.
• Durch die Erfindung ist die Kompliziertheit eines einteiligen Haltekörpers mit seiner flanschartigen Erweiterung zugunsten einer geometrischen Vereinfachung auf zumindest zwei einzelnen Baueinheiten vermieden. In dem jetzt vereinfachten Haltekörper können die Fasern nahezu parallel zueinander und quer zur Hauptbelastungsrichtung liegen.
• Der Haltekörper ist zur Stabilitätsmaximierung vorteilhaft auch hier ein Schmiedeteil, wobei durch dessen vereinfachte Geometrie die Unsicherheiten bezüglich des Faserverlaufs minimiert sind und Ausfallsicherheit und Lebensdauer erheblich verbessert sind.
• An den jetzt separaten Flanschkörper sind nur vergleichsweise geringe mechanische Ansprüche zu stellen. Dieser kann daher auch aus einem anderen, nicht geschmiedeten Material gebildet sein.
• Besonders günstig weist der Haltekörper als Schmiedeteil eine im Vergleich zu seiner axialen Erstreckung nur geringe Erstreckung in radialer Richtung auf, so dass sich eine ungefähr zylindrische Gestalt ergibt, in der die Fasern nahe beieinander und ungefähr parallel verlaufen.
• Der Haltekörper benötigt keinen eigenen Flanschbereich, sondern vorteilhaft nur einen gegenüber einem Schaftbereich erweiterten Fußbereich, auf den der Flanschkörper niederhaltend aufdrückbar ist, zum Beispiel auf eine Stufe oder eine Schrägfläche des Fußbereichs. Der Flanschkörper kann dann fertigungstechnisch einfach im wesentlichen plattenartig ausgebildet sein und für eine gute Verbindung zwischen Haltekörper und Achskörper eine zentrale Durchgangsöffnung für den Haltekörper sowie einen die Durchgangsöffnung umgebenden abgestuften oder konisch erweiternden Widerlagerbereich zum formschlüssigen Aufdrücken auf den erweiternden Fußbereich des Haltekörpers umfassen. Ein Nacharbeiten des Flanschkörpers, wie bei geschmiedeten Teilen, kann entbehrlich sein.
• Insbesondere erlaubt die erfindungsgemäß mehrteilige Ausbildung von einerseits Haltekörper und andererseits Flanschkörper die Bereitstellung eines Sortiments von miteinander kombinierbaren Haltekörpern und Flanschkörpern, die je nach Geometrie des Achskörpers und/oder der angreifenden Abstützung einsetzbar sind. Beispielsweise können durch den gleichen Flanschkörper Zapfen verschiedener Größe gehalten werden. Oder es können an demselben Zapfenkörper Flansche mit verschiedenen Bohrungsmaßen oder Bohrungsgeometrien zum Einsatz kommen – je nach Achskörper.
• Zusätzlich kann der Haltekörper einen axialen Kanal aufweisen, durch den ein Schraubkörper zum Verspannen des Zapfens mit einem oberseitigen Gelenk zum Angreifen der zum Beispiel Dreieckslenker eingebracht werden kann.
• Trotz der Mehrteiligkeit ist es auch mit der Erfindung einfach möglich, dass der ausgreifende Haltekörper und der Flanschkörper zu einer gemeinsam montierbaren Baueinheit konfektioniert und dadurch gemeinsam montierbar sind. Der Montageaufwand bleibt dadurch gering.
• Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus in der Zeichnung dargestellten und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen des Gegenstandes der Erfindung.
• In der Zeichnung zeigt:
• 1 einen perspektivischen und schematischen Ausschnitt eines Nutzkraftwagens im Bereich einer Gelenkanordnung zur Verbindung eines im Differentialbereich erweiterten Achskörpers – hier einer Hinterachse – mit zwei V-förmig zulaufenden Lenkern als weiterer Abstützung des Achskörpers, an dessen Oberseite ein Haltekörper zur Verbindung mit dieser Abstützung vorgesehen ist,
• 2 eine teilweise aufgeschnittene Detailansicht des Haltekörpers und des Flanschkörpers sowie ihrer Anbindung zu den Lenkern,
• 3 die Teile nach 2 in Explosionsdarstellung vor ihrer Montage,
• 4 eine vergrößerte Einzelteildarstellung des jeweils längs geschnittenen Haltekörpers und Flanschkörpers vor ihrer Montage,
• 5 eine ähnliche Darstellung wie 4 nach Verpressen der Teile miteinander zur Bildung einer vorkonfektionierten Einheit,
• 6 eine perspektivische Darstellung eines Haltekörpers vor und nach seiner Pressverbindung mit einem im wesentlichen rechteckigen Flanschkörper,
• 7 eine perspektivische Darstellung des Haltekörpers nach 6 vor und nach seiner Pressverbindung mit einem im wesentlichen dreieckigen Flanschkörper.
• 8 eine vergrößerte Einzelteildarstellung einer zweiten Ausführung eines jeweils längs geschnittenen Haltekörpers und Flanschkörpers vor ihrer Montage,
• 9 eine ähnliche Darstellung wie 8 nach Verpressen der Teile miteinander zur Bildung einer vorkonfektionierten Einheit,
• Die in 1 insgesamt dargestellte Gelenkanordnung 1 umfasst u. a. zwei in einer Dreieckslenkeranordnung spitzwinklig und in Draufsicht V-förmig aufeinander zulaufende Lenker 2, 3, einen an der Dreiecksspitze von diesen übergriffenen Gelenkkopf 4, der an einem oberen axialen Ende eines zapfenartigen Haltekörpers 5 mittels einer einen axialen Kanal 6 des Haltekörpers durchgreifenden Schraube 7 in seiner Lage gesichert ist, sowie einen Flanschkörper 8, der an einem erweiterten Bereich 9 eines Achskörpers 10 über beispielsweise Verschraubungen 11 oder andere Halterungen gesichert ist. Details dieser Anordnung 1 sind auch in den 2 und 3 zu erkennen.
• Der mehr oder minder plattenartige Flanschkörper 8 übt in der montierten Stellung nach 1 auf den erweiterten Fußbereich 5a (bzw. im zweiten Ausführungsbeispiel nach 8 auf den Fußbereich 5b) des zapfenförmigen Haltekörpers 5 eine abwärts gerichtete, auf den Achskörper 10 pressende Kraft aus.
• Der Flanschkörper 8 weist im einzelnen (siehe z. B. 6) eine zentrale Durchgangsöffnung 12 für den Haltekörper 5 sowie einen die Durchgangsöffnung 12 umgebenden abgestuften (alternativ ist wie in den 8 und 9 auch eine nach unten hin konisch erweiternde Öffnung möglich) Widerlagerbereich 13 zum Aufdrücken auf ein komplementäres Widerlager 14 des Fußbereichs 5a des Haltekörpers 5 auf. Das Zusammenspiel der einfach oder mehrfach abgestuften Widerlager 13, 14 ist zum Beispiel in der angeschnittenen 2 oder 5 für ein erstes Ausführungsbeispiel mit abgestuften Widerlagern 13, 14 gut zu erkennen.
• In 8 ist eine Alternativversion dargestellt, bei der der Rand der zentralen Durchgangsöffnung 12 des Flansches 8 als Widerlagerbereich 13a umlaufend nach unten hin konisch erweitert und auf ein komplementäres, also auch konisch angeschrägtes, Widerlager 14a des hier alternativ gestalteten Fußbereichs 5b des Haltekörpers 5 aufdrückbar ist. Die Teile 5 und 8 dieser Version sind in 9 in ihrem kraftschlüssig zusammengesetzten Zustand dargestellt. Auch hier ergibt sich durch den von oben aufgesetzten Flansch 8 eine den Haltekörper 5 axial nach unten pressende und umlaufend sichernde Kraft.
• Auch eine Kombination von abgestuften Widerlagern 13, 14 und konischen Widerlagern 13a, 14a wie auch weitere kraft- und/oder formschlüssige Widerlagerkombinationen sind möglich. Eine Rotationssymmetrie ist dabei nicht zwingend.
• Die mechanischen Anforderungen an den separaten Flanschkörper 8 sind in beiden Ausführungsbeispielen vergleichsweise gering, dieser kann zum Beispiel auch als Gussteil oder auch aus anderen Materialien als der Haltekörper 5 ausgebildet sein. Beispielsweise kommt auch ein einfacher Stahl oder ein faserverstärkter Kunststoff in Betracht.
• Wie beispielhaft für das erste Ausführungsbeispiel den 6 und 7 zu entnehmen ist (dies wäre beim zweiten Ausführungsbeispiel ebenfalls möglich), können die Teile 5, 8 bereits vor ihrer Montage im verdrehgesicherten Presssitz aneinander gehalten sein und somit eine vorkonfektionierte Baueinheit bilden, die genau wie ein herkömmlicher einteiliger Gelenkzapfen allein durch Einbringen der Verschraubungen 11 an dem Achskörper 10 halterbar ist.
• Unter einem Achskörper 10 wird hier, wie in 1 zu erkennen ist, irgendein äußeres Teil oder Gehäuseteil verstanden, dass eine Achse des Fahrwerks umfasst. Hier ist im bezüglich der Fahrzeugquerrichtung mittleren Bereich der Achskörper 10 zur Aufnahme eines Differentials erweitert. Dieser erweiterte Bereich dient zur Festlegung der Gelenkanordnung 1, so dass die hier zwei abstützenden Lenker 2, 3 selbst im oberen Bereich von zum Beispiel tragenden Längsrahmenteilen angebunden sein können. Eine solche Abstützung ist insbesondere für eine gute Seitenführung der Achse hilfreich.
• Der Fußbereich 5a (bzw. 5b im zweiten Ausführungsbeispiel) des Haltekörpers 5 steht in Kontakt mit dem Achskörper 10 und wird von dem separaten Flanschkörper abwärts in Richtung des Achskörpers 10 über die Verschraubungen 11 kraftbeaufschlagt. In den 6 und 7 wird deutlich, dass der Flanschkörper 8 selbst trotz gleichen Haltekörpers 5 unterschiedlich ausgebildet sein und zum Beispiel eine Dreiecksgestalt mit drei oder eine Rechteckgestalt mit vier Durchgangsbohrungen zeigen kann.
• Unabhängig von der Ausbildung des Flanschkörpers 8, kann der Haltekörper 5 ein Schmiedeteil sein und dabei, da nun die Form vereinfacht ist, auch ohne erhöhten Aufwand einen durchgehenden Faserverlauf aufweisen, ohne dass die Fasern zwischendrin austreten und das Bauteil schwächen könnten.
• Dieses seitliche Austreten der Fasern wird auch dadurch verhindert, dass das erfindungsgemäß von dem Flanschbereich befreite Schmiedeteil eine im Vergleich zu seiner axialen Erstreckung nur geringe Erstreckung in radialer Richtung benötigt, sich also eher einer Zylinderform annähert. Das Schmieden solcher Bauteile ist erheblich vereinfacht gegenüber herkömmlichen Zapfen mit einstückig angeformtem Flanschbereich. Es können daher auch von Schmieden ohne besonderes Know-how erfindungsgemäße Haltekörper 5 in guter Qualität hergestellt werden.
• Der gegenüber dem Schaftbereich erweiterte Fußbereich 5a bzw. 5b ist in seinem Durchmesser nur vergleichsweise wenig erweitert und muss nicht ein solches Breitenmaß aufweisen, dass er zum Beispiel von Bohrungen für haltende Schrauben durchgriffen werden kann. Es genügt die Ausbildung von zum Beispiel einer oder zwei Stufen als Widerlager 14, um damit das Aufdrücken und die Krafteinleitung des Flanschkörpers 8 zu ermöglichen. Dieses Widerlager 14 kann insbesondere die Achse des Zapfens umlaufend ausgebildet sein.
• Neben den erwähnten unterschiedlichen Flanschkörpern 8 für gleichartige Haltekörper 5 können auch alternativ verschiedene Haltekörper 5, zum Beispiel mit unterschiedlicher Schaftlänge, von gleichen Flanschkörpern 8 gehalten sein. Insgesamt kann somit für eine hohe Flexibilität ein Sortiment von miteinander kombinierbaren Haltekörpern und Flanschkörpern vorgesehen sein, die je nach Geometrie des Achskörpers und/oder der angreifenden Abstützung und nach Anforderungen einsetzbar sind.

1

Gelenkanordnung,

2

Lenker,

3

Lenker,

4

Gelenkkopf,

5

Haltekörper,

5a, 5b

Fußbereich,

6

Kanal,

7

Schraube,

8

Flanschkörper,

9

erweiterter Bereich,

10

Achskörper,

11

Verschraubung,

12

Durchgangsöffnung,

13, 13a

Widerlager,

14, 14a

Widerlager

Claims (11)

1. Kraftfahrzeug, insbesondere Nutzkraftwagen (NKW) mit zumindest einem Achskörper (10), an dem eine ein- oder mehrteilige Abstützungseinrichtung über einen mit dem Achskörper verbundenen, zapfenartig ausgreifenden Haltekörper (5) angreift, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem zapfenartig ausgreifenden Haltekörper (5) ein separater Flanschkörper (8) ausgebildet ist, von dem der Haltekörper (5) in Richtung des Achskörpers (10) kraftbeaufschlagbar ist.
2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zapfenartig ausgreifende Haltekörper (5) ein Schmiedeteil ist.
3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiedeteil (5) eine im Vergleich zu seiner axialen Erstreckung nur geringe Erstreckung in radialer Richtung aufweist.
4. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekörper (5) einen gegenüber einem Schaftbereich erweiterten Fußbereich (5a; 5b) aufweist, auf den der Flanschkörper (8) niederhaltend aufdrückbar ist.
5. Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschkörper (8) im wesentlichen plattenartig ausgebildet ist und eine zentrale Durchgangsöffnung (12) für den Haltekörper (5) sowie einen die Durchgangsöffnung (12) umgebenden abgestuften und/oder konisch erweiternden Widerlagerbereich (13; 13a) zum Aufdrücken auf den Fußbereich (5a; 5b) des Haltekörpers (5) umfasst.
6. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sortiment von miteinander kombinierbaren Haltekörpern (5) und Flanschkörpern (8) vorgesehen ist, die je nach Geometrie des Achskörpers (10) und/oder der angreifenden Abstützung einsetzbar sind.
7. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützung (2; 3) durch eine Dreieckslenkeranordnung gebildet ist, deren Spitze über ein mit dem Haltekörper (5) verspannbares Gelenk (4) an diesem angreift.
8. Gelenkanordnung (1) mit einem zapfenartigen Haltekörper (5), an dessen axialem Kopfende ein Gelenkkopf (4) zum Angreifen einer ein- oder mehrteiligen Abstützungseinrichtung (2; 3) vorgesehen ist und dessen Fußbereich (5a; 5b) mit einem Achskörper (10) eines insbesondere Nutzkraftwagens (NKW) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkanordnung (1) neben dem zapfenartig ausgreifenden Haltekörper (5) einen separaten Flanschkörper (8) umfasst, von dem der Haltekörper (5) in Richtung seines Fußbereichs (5a; 5b) im Verbindungssinn mit dem Achskörper (10) kraftbeaufschlagbar ist.
9. Gelenkanordnung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschkörper (8) im wesentlichen plattenartig ausgebildet ist und eine zentrale Durchgangsöffnung (12) für den Haltekörper (5) sowie einen die Durchgangsöffnung (12) umgebenden abgestuften oder konisch erweiternden Widerlagerbereich (13; 13a) zum Aufdrücken auf ein Widerlager (14; 14a) des Fußbereichs (5a; 5b) des Haltekörpers (5) umfasst.
10. Gelenkanordnung (1) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgreifende Haltekörper (5) und der Flanschkörper (8) zu einer gemeinsam montierbaren Baueinheit konfektioniert sind.
11. Gelenkanordnung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschkörper (8) verdrehgesichert auf den Haltekörper (5) aufgepresst ist.