DE102009030633A1

DE102009030633A1 - Achseinbindung für gefederte Fahrzeugachsen sowie Platte zum Einbinden einer Fahrzeugachse

Info

Publication number: DE102009030633A1
Application number: DE102009030633A
Authority: DE
Inventors: Roland Dipl.-Ing. Berghaus; Hans Werner Dipl.-Ing. Kopplow; Philipp Dr.-Ing. Orlikowski
Original assignee: BPW Bergische Achsen KG
Current assignee: BPW Bergische Achsen KG
Priority date: 2009-06-25
Filing date: 2009-06-25
Publication date: 2010-12-30

Abstract

Vorgeschlagen wird eine Achseinbindung für gefederte Fahrzeugachsen mit einem Achskörper, den Achskörper oberhalb oder unterhalb kreuzenden Längslenkern oder Blattfedern sowie quer sowohl zu den Längslenkern/Blattfedern als auch zu dem Achskörper verlaufenden, diese Teile zueinander ziehenden Zugstangen (11). Ferner vorgeschlagen wird eine Platte (9) zum Einbinden einer Fahrzeugachse an einen Längslenker oder eine Blattfeder mittels diese Teile zueinander ziehender Zugstangen (11). Die Stangenenden der Zugstangen (11) sind mit einem Schraubgewinde (21) versehen und führen durch die Öffnung (25) der gegen den Längslenker/die Blattfeder oder den Achskörper abgestützten Platte (9) hindurch. Auf das jeweilige Stangenende ist eine Mutter (12) aufgeschraubt und von außen her gegenüber der Platte (9) abgestützt. Um die Zugstangen vor statischen und dynamischen, d.h. im Fahrbetrieb auftretenden Kräften zu entlasten, die keine Zugkräfte sind, weitet sich die in der Platte (9) ausgebildete Öffnung (25) zur Plattenaußenseite (9a) hin zu einer sphärischen Pfanne (27). Die Übertragung der Abstützkräfte der Mutter (12) gegenüber der Platte (9) erfolgt ausschließlich in der Pfanne.

Description

Die Erfindung betrifft eine Achseinbindung für gefederte Fahrzeugachsen mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Ferner betrifft die Erfindung eine Platte zum Einbinden einer Fahrzeugachse an einen Längslenker oder eine Blattfeder mittels diese Teile zueinander ziehender Zugstangen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 10.
Achseinbindungen für gefederte Fahrzeugachsen mit diesen Merkmalen sind zum Beispiel aus der DE 101 10 495 A1 und der DE 44 29 583 A1 bekannt. Bei Einsatz im rauen Fahrbetrieb müssen die Zugstangen, welche die Längslenker mit dem Achskörper bzw. die Blattfedern mit dem Achskörper verbinden und zueinander verspannen, neben den eigentlichen Zugkräften, für die derartige Zugstangen primär ausgelegt sind, auch andere Kräfte aufnehmen. Ursache hierfür sind die im Fahrbetrieb starken Bewegungen und Verwindungen des Achsaggregats mit der Folge hoher Belastungen gerade im Verbindungsbereich zwischen den in Fahrtrichtung angeordneten Längslenkern und dem demgegenüber quer angeordneten Achskörper.
Ziel der Erfindung ist daher, bei einer Achseinbindung die den Längslenker bzw. die Blattfeder und den Achskörper zueinander spannenden Zugstangen vor statischen und dynamischen, d. h. im Fahrbetrieb auftretenden Kräften zu entlasten, die keine Zugkräfte sind. Ziel ist ferner die Schaffung einer für eine solche Achseinbindung geeigneten Platte.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden eine Achseinbindung mit den in Anspruch 1, und eine Platte mit den in Anspruch 10 angegebenen Merkmalen vorgeschlagen.
Diese Lösung führt zu einer Entlastung der den Längslenker bzw. die Blattfeder und den Achskörper zueinander spannenden Zugstangen von statischen und dynamischen Kräften, die keine Zugkräfte sind und die daher nicht zu jenen Belastungen zählen, für die die Zugstangen primär ausgelegt sind. Durch eine sphärische Pfanne, zu der sich die in der Platte ausgebildete Öffnung zur Plattenaußenseite hin weitet, wird ein gewisses Maß an Winkeltoleranz der jeweiligen Zugstange in Bezug auf die Platte ermöglicht. Beim Stand der Technik hingegen kann es zu lokalen Biegebelastungen, teils auch Scherbelastungen auf die Zugstange kommen. Hier ermöglicht die Erfindung eine gewisse Toleranz dergestalt, dass auch im Falle einer nicht exakt rechtwinkligen Ausrichtung der Zugstange zur Platte solche Kräfte auf die Zugstange weitgehend vermieden werden, die keine Zugkräfte sind.
Mit dem Ziel einer geringen vertikalen Bauhöhe der Platte wird gemäß einer Ausgestaltung vorgeschlagen, dass sich der Radienmittelpunkt der Pfanne außerhalb der Pfanne befindet.
Vorteilhaft kann eine Ausgestaltung sein, bei der sich die Mutter nicht unmittelbar, sondern mittelbar unter Zwischenlage eines Rings an der Platte abstützt, wobei die Unterseite dieses Rings zwecks sphärischer Anlage an der Pfanne kalottenförmig gestaltet ist. Die gegenüberliegende, d. h. der Mutter zugewandte Außenseite des Rings ist vorzugsweise flach gestaltet, und befindet sich in einer Ebene auswärts der Ebene der Plattenaußenseite.
Mit einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass sich die in der Platte ausgebildete Öffnung, vom Boden der Pfanne ausgehend, in Richtung zu dem Achskörper hin weitet, d. h. aufweitet. Im Falle eines Winkelversatzes zwischen Zugstange und Platte führt die Zugstange stets unter Wahrung eines gewissen seitlichen Freiraums durch die Öffnung der Platte hindurch. Die Aufweitung kann zur Erzielung eines Höchstmaßes an Druckfestigkeit der Platte von kegelförmiger Gestalt sein. Vorzugsweise beträgt der Kegelwinkel der Weitung zwischen 5° und 10°, und der kleinste Durchmesser der Öffnung beträgt das 1,05–1,15fache des Gewindeaußendurchmessers des Schraubgewindes.
Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die auf der Zeichnung dargestellt sind. Im Einzelnen zeigen:
1 in teils geschnittener Seitenansicht ein luftgefedertes Achsaggregat einer Fahrzeugachse;
2 den Bereich der Achseinbindung des Achsaggregats in teils geschnittener, perspektivischer Darstellung;
3 in perspektivischer Darstellung eine Druckkräfte auf die Achseinbindung übertragende Platte, welche Bestandteil der Achseinbindung ist;
4 einen Schnitt durch die Platte entsprechend der Schnittebene IV-IV in 3;
5 in Schnittdarstellung den Bereich der Hindurchführung einer Zugstange durch die Platte in einer ersten Variante;
6 in Schnittdarstellung den Bereich der Hindurchführung einer Zugstange durch die Platte in einer zweiten Variante;
7 in Schnittdarstellung den Bereich der Hindurchführung einer Zugstange durch die Platte in einer dritten Variante;
8a eine Darstellung einer angewinkelten Stellung der Zugstange in Bezug auf die Längsachse einer Öffnung in der Platte;
8b die Gegenstände nach 8a im Falle einer anderen Winkelstellung der Zugstange;
9 eine Einzeldarstellung einer einen weiteren Bestandteil der Achseinbindung bildenden Achsplatte.
Bei der in 1 in Übersichtsdarstellung wiedergegebenen Luftfederachse für ein gezogenes Fahrzeug und insbesondere für einen Lkw-Anhänger sind unter einem Fahrzeugrahmen 2 Stützen 3 befestigt, an denen als Federn ausgebildete Längslenker 4 für die seitliche Führung der Fahrzeugachse 5 schwenkbar gelagert sind. Auf jeder Fahrzeugseite befindet sich jeweils eine der Stützen 3 mit einem darin schwenkbar angeordneten Längslenker 4.
Der die Fahrzeugräder lagernde Achskörper der Fahrzeugachse 5 ist durchgehend, d. h. nahe seines einen Endes mit dem einen, und nahe seines anderen Endes mit dem anderen Längslenker verbunden. Zwischen dem Fahrzeugrahmen 2 und dem rückwärtigen Ende der Längslenker 4 ist jeweils ein Luftfederbalg 6 angeordnet, der in 1 lediglich schematisch angedeutet ist.
Das einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt mit Übergangsradien aufweisende Achsrohr des Achskörpers 5 führt unter den Längslenkern 4 hindurch. Zwischen der Stütze und dem Achskörper 5 kann auf jeder Seite außerdem ein Stoßdämpfer angeordnet sein.
Jede der beiden Achseinbindungen der Fahrzeugachse besteht aus einer Platte 9, einer Achsplatte 8, einem Achslappen 10, Zugstangen 11 in Gestalt von U-Bügeln und Sicherungsmuttern 12. Die Achsplatte 8 befindet sich zwischen Längslenker 4 und dem Achsrohr 5. Sie ist an ihrer dem Achsrohr 5 zugewandten Unterseite U-förmig profiliert und liegt an den Übergangsradien des Achskörpers 5 mit speziell geformten, strukturierten Druckflächen an. Der Achslappen 10 liegt von unten her gegen den Achskörper 5 an, ist sichel- oder bogenförmig gestaltet und dient auf diese Weise der kantenfreien Herumführung der gebogenen Bügelenden 15 der hier als U-Bügel gestalteten Zugstangen 11 um den Achskörper 5 herum.
Die Platte 9 bildet bei dem hier wiedergegebenen Ausführungsbeispiel den oberen Abschluss der Achseinbindung. Ihre Unterseite ist als Stützfläche 9b ausgebildet und liegt gegen den Längslenker 4 an. Die Stützfläche 9b kann wie abgebildet flach sein, oder ihre Kontur kann in geeigneter Weise an die Kontur der Außenseite des Längslenkers angepasst sein. Derartige Formschlussstrukturen können die Auflage und die Übertragung der Druckkräfte verbessern. Die gerade, d. h. gestreckt gestalteten Stangenenden 20 der Zugstangen 11 führen durch Öffnungen 25 in der Platte 9 hindurch und dienen dem Aufschrauben jeweils einer Sicherungsmutter 12, die sich von außen her gegenüber der Platte 9 abzustützen vermag. Durch Anziehen der Muttern 12 wird daher in den Zugstangen 11 eine Zugspannung erzeugt, wodurch mittels der als Druckplatte dienenden Platte 9 ein gegenseitiges Verspannen von Längslenker 4 und Achskörper 5 erreicht wird. Bei diesem Verspannen wird die Achsplatte 8 zwischen Längslenker 4 und Achskörper 5 eingeklemmt.
Die geraden Abschnitte der Zugstangen 11 verlaufen, wie insbesondere 2 erkennen lässt, quer sowohl zu dem Längslenker 4, als auch zu dem Achskörper 5. Die durch die Platte 9 hindurchführenden Stangenenden 20 der Zugstangen 11 sind mit einem Schraubgewinde 21 versehen, welches über einen relativ weiten Bereich das Aufschrauben der Mutter 12 gestattet.
Bei dem Ausführungsbeispiel arbeitet jede der beiden an dem Fahrzeug realisierten Achseinbindungen mit zwei der U-förmigen Bügel, so dass jede Achseinbindung insgesamt vier Stangenenden 20 zur Verbindung mit der Platte 9 aufweist. Demgemäß ist, wie 3 erkennen lässt, die Platte 9 mit insgesamt vier quer zu der Platte verlaufenden Öffnungen 25 für die Hindurchführung der Stangenenden versehen. Zur Gewichtseinsparung weist die Platte 9 die Gestalt eines ”H” auf, dessen Steg 26 auf der Oberseite des Längslenkers 4 in Längsrichtung aufliegt. Anstelle der beiden U-Bügel können auch vier einzelne, gerade Stangen die Zugkräfte der Achseinbindung übernehmen, z. B. vier lange Gewindebolzen mit verschraubten Gewinden an beiden Enden.
Die 4 zeigt einen Schnitt durch jede der in der Platte 9 vorhandenen Öffnungen 25 zur Hindurchführung jeweils eines der Stangenenden 20. Die Öffnung 25 mit der Längsachse 25a setzt sich, in Längsrichtung betrachtet, aus einem der außen aufgesetzten Mutter 12 zugewandten Längsabschnitt L1, und einem nach innen dem Achskörper zugewandten Längsabschnitt 12 zusammen. Auf dem Längsabschnitt L1 ist die Öffnung in Gestalt einer sphärischen Pfanne 27 erweitert, deren Radienmittelpunkt R sich außerhalb der Pfanne 27 befindet. Im Boden der Pfanne 27 befindet sich ein kreisrundes Loch, welches den Übergang von der Pfanne zu dem Längsabschnitt 12 darstellt.
Entlang des Längsabschnitts 12 ist die Öffnung 25 als kegelförmiger Abschnitt 29 gestaltet, wobei sich der Kegel nach unten, d. h. zu dem Achskörper hin, weitet. Der Kegelwinkel W beträgt hierbei zwischen 5° und 10°.
Gemäß den Ausführungsformen nach 5 und 6 stützt sich in der sphärischen Pfanne 27 ein Ring 23 ab, welcher eine Art Unterlegring für die Mutter 12 bildet. Für die flächige Anlage des Rings 23 an der Pfanne 27 und damit für eine gute Druckverteilung weist die Unterseite des Rings 23 die Gestalt einer Kalotte 24 auf, wobei der Radienmittelpunkt R dieser Kalotte 24 mit dem Radienmittelpunkt R der Pfanne 27 zusammenfällt.
Hingegen ist die Außenseite des Rings 23, auf der gemäß 5 die Mutter 23 aufliegt, flach gestaltet, und sie befindet sich in einer Ebene E auswärts der Ebene der Plattenaußenseite 9a. Auch bei der Variante 6 mit einer zusätzlichen Unterlegscheibe 28 zwischen Ring 23 und Mutter 12 befindet sich die Ebene E der flachen Außenseite des Rings 23 auswärts der Ebene der Plattenaußenseite 9a.
Bei der Variante nach 7 ist die Kalotte 24 direkt, d. h. einstückig, an der Unterseite der Mutter 12 angeformt.
In den 8a und 8b ist dargestellt, wie das jeweilige Stangenende 20 eine Winkellage in Bezug auf die Längsachse 25a der Öffnung 25 einnehmen kann. Infolge der eine Winkeltoleranz ermöglichenden, da sphärischen Anlage der Kalotte 24 an der Kugelpfanne 27 wirken in der Zugstange 11 ausschließlich Zugkräfte, für die die Zugstange ohnehin ausgelegt ist. Hingegen wirken weder Biegebelastungen noch Scherbelastungen auf die Zugstange. Für einen ausreichenden Toleranzausgleich der Winkellage zwischen Zugstange und Platte 9 sollte der im Übergang zwischen den Längsabschnitten L1 und L2 vorhandene kleinste Durchmesser D2 der Öffnung 25 vorzugsweise das 1,05–1,15fache des Gewindeaußendurchmessers D1 des Schraubgewindes 21 betragen.
In 9 ist die zwischen der Unterseite des Längslenkers 4 und der Oberseite des Achskörpers 5 angeordnete Achsplatte 8 dargestellt. Die Zugstangen 11 führen ungefähr auf der Hälfte ihrer Länge durch entsprechende Öffnungen 30 in der Achsplatte 8 hindurch. Die Öffnungen 30 sind, wie 2 erkennen lässt, einseitig offene Aussparungen in der Achsplatte 8, sie können aber auch als geschlossene Bohrungen gestaltet sein. Sie erweitern sich, ausgehend von einem engsten Öffnungsquerschnitt ungefähr auf halber Höhe der Öffnung 30, sowohl nach oben als auch nach unten hin trapezförmig oder kegelförmig. Auf diese Weise ist ein ausreichendes Spiel bei Winkelbewegungen der Zugstange 11 sichergestellt.

2: Fahrzeugrahmen
3: Stütze
4: Längslenker
5: Achskörper
6: Luftfederbalg
8: Achsplatte
9: Platte
9a: Plattenaußenseite
9b: Stützfläche
10: Achslappen
11: Zugstange
12: Mutter
15: Bügelende
20: Stangenende
21: Schraubgewinde
23: Ring
24: Kalotte
25: Öffnung
25a: Längsachse
27: Pfanne
28: Unterlegscheibe
29: kegelförmiger Abschnitt
30: Öffnung
D1: Gewindeaußendurchmesser
D2: Öffnungsdurchmesser
E: Ebene
L1: Längsabschnitt
L2: Längsabschnitt
R: Radienmittelpunkt
W: Kegelwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10110495 A1 [0003]
- DE 4429583 A1 [0003]

Claims

Achseinbindung für gefederte Fahrzeugachsen mit einem Achskörper (5), den Achskörper oberhalb oder unterhalb kreuzenden Längslenkern (4) oder Blattfedern sowie quer sowohl zu den Längslenkern (4)/Blattfedern als auch zu dem Achskörper (5) verlaufenden, diese Teile zueinander ziehenden Zugstangen (11), deren mit einem Schraubgewinde (21) versehene Stangenenden (20) durch die Öffnung (25) einer gegen den Längslenker (4)/die Blattfeder oder den Achskörper (5) abgestützten Platte (9) hindurchführen, wobei auf das so hindurchgeführte Stangenende (20) eine Mutter (12) aufgeschraubt und von außen her gegenüber der Platte (9) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die in der Platte (9) ausgebildete Öffnung (25) zur Plattenaußenseite (9a) hin zu einer sphärischen Pfanne (27) weitet, und dass die Übertragung der Abstützkräfte der Mutter (12) gegenüber der Platte (9) ausschließlich in der Pfanne (27) erfolgt.
Achseinbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Radienmittelpunkt (R) der Pfanne (27) außerhalb der Pfanne (27) befindet.
Achseinbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Mutter (12) unter Zwischenlage eines Rings (23) gegenüber der Platte (9) abstützt, und dass die Unterseite des Rings (23) zur sphärischen Anlage in der Pfanne (27) kalottenförmig gestaltet ist.
Achseinbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die der Mutter (12) zugewandte Außenseite des Rings (23) flach gestaltet ist und sich in einer Ebene (E) auswärts der Plattenaußenseite (9a) befindet.
Achseinbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die in der Platte (9) ausgebildete Öffnung (25) vom Boden der Pfanne (27) ausgehend in Richtung zu dem Achskörper (5) hin weitet.
Achseinbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Öffnung (25) zu dem Achskörper (5) hin kegelförmig weitet.
Achseinbindung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelwinkel (W) der Weitung zwischen 5° und 10°, und dass der kleinste Durchmesser (D2) der Öffnung (25) das 1,05–1,15fache des Gewindeaußendurchmessers (D1) des Schraubgewindes (21) beträgt.
Achseinbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugstangen (11) Bestandteile eines U-förmig gestalteten Zugbügels sind.
Achseinbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zwischen dem Längslenker (4) und dem Achskörper (5) angeordnete Achsplatte (8) mit Öffnungen (30) zur Hindurchführung der Zugstangen (11), wobei sich die Öffnung (30), ausgehend von einem engsten Öffnungsquerschnitt, sowohl in die eine als auch in die entgegengesetzte Richtung weitet, vorzugsweise trapez- oder kegelförmig.
Platte (9) zum Einbinden einer Fahrzeugachse an einen Längslenker oder eine Blattfeder mittels diese Teile zueinander ziehender Zugstangen, mit einer an einer der beiden Seiten der Platte (9) ausgebildeten Stützfläche (9b) zur Anlage der Platte (9) an dem Längslenker/der Blattfeder oder der Fahrzeugachse, und mit quer zu der Platte (9) ausgerichteten Öffnungen (25) für den Durchtritt der Zugstangen, dadurch gekennzeichnet, dass sich jede Öffnung (25) zur Plattenaußenseite (9a) hin zu einer sphärischen Pfanne (27) weitet, wobei die Übertragung der Zugkräfte der Zugstange gegenüber der Platte (9) ausschließlich in der Pfanne (27) erfolgt, und dass sich die Öffnung (25) auch zu der Stützfläche (9b) hin weitet, vorzugsweise kegelförmig.