DE102024117858A1

DE102024117858A1 - Commercial vehicle axle with two-part mounted axle stub with integrated brake flange

Info

Publication number: DE102024117858A1
Application number: DE102024117858.2A
Authority: DE
Inventors: Steffen Henze; Andreas Ottmueller; Johannes Behr
Original assignee: Daimler Truck AG
Current assignee: Daimler Truck Holding AG
Priority date: 2024-06-25
Filing date: 2024-06-25
Publication date: 2026-01-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Nutzfahrzeugachse aufweisend einen Achskörper mit einem Korpus (1) zum Aufnehmen eines Getriebes, wobei diametral gegenüberliegend und sich jeweils an den Korpus (1) anschließend jeweils ein Hals ausgebildet ist, an den sich jeweils koaxial ein jeweiliger Achsstummel (3) anschließt, wobei der jeweilige Achsstummel (3) zur Anordnung eines jeweiligen Fahrzeugrades daran dient, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Korpus (1) und einem jeweiligen Achsstummel (3) ein jeweiliges hohles Zwischenbauteil (5) angeordnet ist, das den Korpus (1) mit dem Achsstummel (3) jeweils verbindet und das außenseitig als stoffschlüssigen integralen Bestandteil einen jeweiligen Bremsflansch (7) aufweist.The invention relates to a commercial vehicle axle comprising an axle body with a body (1) for receiving a transmission, wherein a neck is formed diametrically opposite and adjoining each body (1), to which a respective axle stub (3) is connected coaxially, the respective axle stub (3) serving for the arrangement of a respective vehicle wheel on it, characterized in that a respective hollow intermediate component (5) is arranged between the body (1) and a respective axle stub (3), which connects the body (1) to the axle stub (3) and which has a respective brake flange (7) on its outer side as a materially bonded integral component.

Description

Die Erfindung betrifft eine Nutzfahrzeugachse mit einem Zwischenbauteil, sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Nutzfahrzeugachse.The invention relates to a commercial vehicle axle with an intermediate component, and to a method for manufacturing such a commercial vehicle axle.

Ein Achsstummel eines Fahrzeugs ist ein Ende einer Achse und dient zur Befestigung eines Rades. Ein Bremsflansch als Teil eines Bremssystems eines Fahrzeugs ist typischerweise der Befestigungspunkt für einen Bremssattel, wenn eine Scheibenbremse zur Anwendung kommt. Die Herstellung eines Achsstummels mit integriertem Bremsflansch ist durch die Einhaltung eines max. Umformgrades und max. Kräften im Fertigungsprozess nur bis zu einer bestimmten Größe sinnvoll oder überhaupt möglich.A stub axle of a vehicle is the end of an axle and serves to attach a wheel. A brake flange, as part of a vehicle's braking system, is typically the mounting point for a brake caliper when a disc brake is used. Manufacturing a stub axle with an integrated brake flange is only practical or even possible up to a certain size due to the limitations of maximum deformation and forces during the manufacturing process.

Die DE 10 2019 109 159 A1 betrifft in diesem Zusammenhang eine Fahrzeugachse für ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise ein Nutzfahrzeug, aufweisend: Einen Achskörper mit einer Längsachse; einen ersten Ausleger, der mit dem Achskörper verbunden ist und sich angewinkelt, vorzugsweise quer, zu der Längsachse des Achskörpers weg von dem Achskörper erstreckt; einen zweiten Ausleger, der mit dem Achskörper verbunden ist und sich angewinkelt, vorzugsweise quer, zu der Längsachse des Achskörpers weg von dem Achskörper erstreckt; eine erste, vorzugsweise elektrische, Antriebseinheit, die stirnseitig an dem ersten Ausleger angebracht ist; und eine zweite, vorzugsweise elektrische, Antriebseinheit, die stirnseitig an dem zweiten Ausleger angebracht ist, wobei die erste Antriebseinheit und die zweite Antriebseinheit bezüglich der Längsachse des Achskörpers überlappend und zumindest annähernd achsparallel zueinander und zu der Längsachse des Achskörpers angeordnet sind.The DE 10 2019 109 159 A1 In this context, this relates to a vehicle axle for a motor vehicle, preferably a commercial vehicle, comprising: an axle body with a longitudinal axis; a first extension connected to the axle body and extending at an angle, preferably transversely, away from the axle body; a second extension connected to the axle body and extending at an angle, preferably transversely, away from the axle body; a first, preferably electric, drive unit mounted at the end face of the first extension; and a second, preferably electric, drive unit mounted at the end face of the second extension, wherein the first drive unit and the second drive unit are arranged overlapping with respect to the longitudinal axis of the axle body and at least approximately parallel to each other and to the longitudinal axis of the axle body.

Das im Stand der Technik benötigte Design zur Integration eines Bremsflansches am Achsstummel weist typischerweise eine Schweißnaht in einem hochbeanspruchten Bereich auf. Dies reduziert die Lebensdauer des Bauteils (Achsbrücke) und führt zu höherem Materialeinsatz.The design required in the prior art for integrating a brake flange onto the axle stub typically features a weld in a highly stressed area. This reduces the service life of the component (axle bridge) and results in increased material usage.

Aufgabe der Erfindung ist, dieses Problem zu lösen und einen verbesserten Achsstummel mit integriertem Bremsflansch zur Verfügung zu stellen.The object of the invention is to solve this problem and to provide an improved axle stub with an integrated brake flange.

Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The invention is defined by the features of the independent claims. Advantageous further developments and embodiments are the subject of the dependent claims.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Nutzfahrzeugachse aufweisend einen Achskörper mit einem Korpus zum Aufnehmen eines Getriebes und/oder eines elektrischen Antriebs oder eines Korpus ausgebildet als Tragrohr, wobei diametral gegenüberliegend und sich jeweils an den Korpus anschließend jeweils ein Hals ausgebildet ist, an den sich jeweils koaxial ein jeweiliger Achsstummel anschließt, wobei der jeweilige Achsstummel zur Anordnung eines jeweiligen Fahrzeugrades daran dient, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Korpus und einem jeweiligen Achsstummel ein jeweiliges hohles Zwischenbauteil angeordnet ist, das den Korpus mit dem jeweiligen Achsstummel verbindet und das außenseitig als stoffschlüssigen integralen Bestandteil einen jeweiligen Bremsflansch aufweist.A first aspect of the invention relates to a commercial vehicle axle comprising an axle body with a body for receiving a gearbox and/or an electric drive or a body designed as a support tube, wherein a neck is formed diametrically opposite and adjoining each body, to which a respective axle stub is connected coaxially, the respective axle stub serving for the arrangement of a respective vehicle wheel on it, characterized in that a respective hollow intermediate component is arranged between the body and a respective axle stub, which connects the body to the respective axle stub and which has a respective brake flange on its outer side as a materially bonded integral component.

Das Nutzfahrzeug kann unter anderem ein Lastkraftwagen sein, eine Baumaschine, ein landwirtschaftliches Fahrzeug, ein Bus. Für ein solches Nutzfahrzeug wird eine Nutzfahrzeugachse bereitgestellt, die im Wesentlichen mittig einen Korpus in einem zentralen Achskörper aufweist. Der Korpus dient dazu, ein Getriebe, insbesondere ein Differenzialgetriebe, aufzunehmen. Deshalb ist der Achskörper mit dem Korpus insbesondere banjoförmig ausgebildet, d. h. von einem großvolumigen Zentrum erstreckt sich zu den Enden der Nutzfahrzeugachse ein verjüngter Abschnitt, d. h. mit im Vergleich zum Korpus verringerten Außendurchmesser.The commercial vehicle can be, among other things, a truck, construction machine, agricultural vehicle, or bus. A commercial vehicle axle is provided for such a vehicle, which essentially has a housing in the center of a central axle body. The housing serves to accommodate a transmission, in particular a differential. Therefore, the axle body with the housing is designed in a banjo shape, i.e., from a large-volume center, a tapered section extends to the ends of the commercial vehicle axle, meaning with a reduced outer diameter compared to the housing.

Ein jeweiliges Ende der Nutzfahrzeugachse bildet einen jeweiligen Achsstummel zur Anordnung eines Rades aus. Außerdem wird ein Bremsflansch zwischen Korpus und Achsstummel vorgesehen. Der Bremsflansch wird jedoch im Gegensatz zu konventionellen Nutzfahrzeugachsen an ein eigenes Zwischenbauteil angeordnet, welches den Achskörper mit einem jeweiligen Achsstummel verbindet. Zu beiden Enden der Nutzfahrzeugachse geht somit der Korpus in ein jeweiliges Zwischenbauteil über, welches sich wiederum an einen jeweiligen Achsstummel anschließt.Each end of the commercial vehicle axle forms a stub axle for mounting a wheel. A brake flange is also provided between the axle body and the stub axle. However, unlike conventional commercial vehicle axles, the brake flange is attached to a separate intermediate component that connects the axle body to the respective stub axle. Thus, at both ends of the commercial vehicle axle, the axle body transitions into an intermediate component, which in turn connects to the respective stub axle.

Zu diesem Zweck wird vorteilhaft der zentrale Achskörper mit dem Korpus bezüglich der axialen Erstreckungsrichtung der Nutzfahrzeugachse gegenüber einer konventionellen Nutzfahrzeugachse verkürzt ausgebildet und in den damit weggenommenen Bereich ein jeweiliges Zwischenbauteil eingeführt, an welches ein Bremsflansch integriert wird. Hierdurch entsteht eine zweiteilige Konstruktion, und das Zwischenbauteil ist zusätzlich vorzusehen, um daran den Bremsflansch integriert bereitzustellen.For this purpose, the central axle body is advantageously designed to be shortened with respect to the axial direction of the commercial vehicle axle compared to a conventional commercial vehicle axle, and an intermediate component is inserted into the area thereby removed, to which a brake flange is integrated. This results in a two-part construction, and the intermediate component must be provided additionally to accommodate the integrated brake flange.

Durch die zweiteilige Ausführung kann ein wesentlich größerer Achsstummel gefertigt werden, wobei das Zwischenbauteil bevorzugt durch Reibschweißen jeweils zwischen den Achskörper und einen anliegenden Achsstummel dauerhaft befestigt wird.The two-part design allows for the production of a significantly larger axle stub, with the intermediate component preferably being permanently attached between the axle body and an adjacent axle stub by friction welding.

Durch die zweiteilige Bauweise entstehen folgende Vorteile: Ein jeweiliger Achsstummel kann aus höherwertigem Material im Bereich Lagersitz und weniger wertigem Material im Bereich Bremsflansch gefertigt werden. Ein Achsstummel kann mit verschiedenen Zwischenelementen/ Flanschen kombiniert werden; es entsteht im Gesamten an der Nutzfahrzeugachse ein Bauteil, das aufgrund seiner Dimension nicht als ein zusammenhängendes Bauteil geschmiedet werden könnte; eine Schweißnaht des Bremsflansches am Achskörper kann entfallen; der Bremsflansch und das Zwischenbauteil sind integral herstellbar; der Bremsflansch kann vollständig vor dem Anreiben am Achskörper fertig bearbeitet werden, z.B. kann die Bearbeitung einer Achse (wie Schleifen der Lagersitze und Lochbild am Bremsträger zu Achsstummel) entfallen.The two-part design offers the following advantages: Each axle stub can be manufactured from higher-grade material in the bearing seat area and lower-grade material in the brake flange area. An axle stub can be combined with various intermediate elements/flanges; the overall result is a single component on the commercial vehicle axle that, due to its dimensions, could not be forged as a single, continuous part; a weld seam between the brake flange and the axle body can be eliminated; the brake flange and the intermediate component can be manufactured integrally; the brake flange can be completely machined before being reamed onto the axle body, thus eliminating the need for machining the axle (such as grinding the bearing seats and the bolt pattern on the brake carrier to the axle stub).

Insgesamt werden Vorteile somit in der Fertigung erreicht, außerdem wird eine Nutzfahrzeugachse mit geringem Aufwand hergestellt, die hohe Lebensdauer aufweist.Overall, advantages are achieved in manufacturing; furthermore, a commercial vehicle axle is produced with minimal effort and has a long service life.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist das jeweilige Zwischenbauteil in seinem jeweiligen Anschlussbereich formentsprechend die gleichen Durchmesser wie die des Achskörpers einerseits und wie die des jeweiligen Achsstummels andererseits auf.According to an advantageous embodiment, the respective intermediate component has, in its respective connection area, the same diameters as those of the axle body on the one hand and those of the respective axle stub on the other.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Zwischenbauteil aus einem höherwertigerem Material als das des Achsstummels gefertigt.According to another advantageous embodiment, the intermediate component is made of a higher-quality material than that of the axle stub.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das jeweilige Zwischenbauteil mit einem der Achsstummel und mit dem Achskörper mittels einer jeweiligen Reibschweißnaht verbunden.According to a further advantageous embodiment, the respective intermediate component is connected to one of the axle stubs and to the axle body by means of a respective friction weld.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform Urformverfahren das jeweilige Zwischenbauteil mit dem jeweiligen Bremsflansch aus einem, insbesondere als Schmiedeteil oder Gussteil, oder einem generativen Verfahren hergestellt ist.According to a further advantageous embodiment, the primary forming process involves the respective intermediate component with the respective brake flange being manufactured from a material, in particular as a forging or casting, or using an additive manufacturing process.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Nutzfahrzeugachse aufweisend einen Achskörper mit einem Korpus zum Aufnehmen eines Getriebes, wobei diametral gegenüberliegend und sich jeweils an den Korpus anschließend jeweils ein Hals ausgebildet ist, an den sich jeweils koaxial ein jeweiliger Achsstummel anschließt, wobei der jeweilige Achsstummel zur Anordnung eines jeweiligen Fahrzeugrades daran dient, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Korpus und einem jeweiligen Achsstummel ein jeweiliges hohles Zwischenbauteil angeordnet wird, das den Korpus mit dem Achsstummel jeweils verbindet und wobei außenseitig am jeweiligen Zwischenbauteil stoffschlüssig als integraler Bestandteil ein jeweiliger Bremsflansch angeordnet wird.Another aspect of the invention relates to a method for manufacturing a commercial vehicle axle comprising an axle body with a body for receiving a transmission, wherein a neck is formed diametrically opposite and adjoining each body, to which a respective axle stub is connected coaxially, the respective axle stub serving for the arrangement of a respective vehicle wheel on it, characterized in that a respective hollow intermediate component is arranged between the body and a respective axle stub, which connects the body to the axle stub and wherein a respective brake flange is arranged on the outside of the respective intermediate component as an integral component in a materially bonded manner.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird das jeweilige Zwischenbauteil durch Reibschweißen mit einem jeweiligen der Achsstummel verbunden.According to a further advantageous embodiment, the respective intermediate component is connected to one of the respective axle stubs by friction welding.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird das neu entstandene Bauteil durch Reibschweißen mit dem Achskörper verbunden.According to another advantageous embodiment, the newly created component is connected to the axle body by friction welding.

Vorteile und bevorzugte Weiterbildungen des vorgeschlagenen Verfahrens ergeben sich durch eine analoge und sinngemäße Übertragung der im Zusammenhang mit der vorgeschlagenen Nutzfahrzeugachse vorstehend gemachten Ausführungen.Advantages and preferred further developments of the proposed procedure result from an analogous and substantive transfer of the above statements made in connection with the proposed commercial vehicle axle.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Further advantages, features, and details will become apparent from the following description, in which – possibly with reference to the drawing – at least one embodiment is described in detail. Identical, similar, and/or functionally equivalent parts are identified by the same reference numerals.

Es zeigen:

1: Eine Hälfte einer Nutzfahrzeugachse gemäß dem Stand der Technik.
2: Eine Hälfte einer Nutzfahrzeugachse gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

They show:

1 : One half of a commercial vehicle axle according to the state of the art.
2 : One half of a commercial vehicle axle according to an embodiment of the invention.

Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.The representations in the figures are schematic and not to scale.

1 zeigt eine Nutzfahrzeugachse aus dem Stand der Technik. In der rechten Bildhälfte ist ein in der Nutzfahrzeugachse zentral angeordneter Achskörper mit einem Korpus 1 vorgesehen, wobei der Korpus 1 zum Aufnehmen eines Differenzialgetriebes dient. Anschließend an den Korpus 1 in Richtung eines linken Endes der Nutzfahrzeugachse ist ein Hals ausgebildet, an den sich ein Achsstummel 3 anschließt, wobei der Achsstummel 3 zur Anordnung eines jeweiligen Fahrzeugrades daran dient. Ein Bremsflansch 7 ist durch MAG- Schweißen am Achskörper befestigt. Der Achskörper und der Achsstummel 3 sind durch eine Schweißnaht 9 miteinander verbunden, die durch Reibschweißen hergestellt wurde. 1 Figure 1 shows a prior art commercial vehicle axle. In the right half of the figure, an axle body with a housing 1 is centrally located within the axle. The housing 1 serves to accommodate a differential gear. Extending from the housing 1 towards the left end of the axle is a neck to which an axle stub 3 is attached. The axle stub 3 serves to mount a vehicle wheel. A brake flange 7 is attached to the axle body by MAG welding. The axle body and the axle stub 3 are connected by a weld 9 produced by friction welding.

2 zeigt eine erfindungsgemäße, jedoch beispielhaft ausgebildete, Nutzfahrzeugachse in seiner linken Hälfte. Zwischen dem Korpus 1 und dem linken Achsstummel 3 ist ein hohles Zwischenbauteil 5 angeordnet, das den Korpus 1 mit dem Achsstummel 3 verbindet und das außenseitig als stoffschlüssigen integralen Bestandteil einen jeweiligen Bremsflansch 7 aufweist. Das Zwischenbauteil 5 ist durch eine erste Schweißnaht 9 mit dem Achsstummel 3 verbunden, und mit einer zweiten Schweißnaht 9 mit dem Korpus 1. Beide Schweißnähte 9 sind durch Reibschweißen oder ähnliche Verfahren ohne Schweißzusatz hergestellt. 2 shows an exemplary commercial vehicle axle according to the invention. on the left half. A hollow intermediate component 5 is arranged between the body 1 and the left axle stub 3. This intermediate component connects the body 1 to the axle stub 3 and has a brake flange 7 as a material-bonded integral component on its outer surface. The intermediate component 5 is connected to the axle stub 3 by a first weld 9 and to the body 1 by a second weld 9. Both welds 9 are produced by friction welding or similar processes without filler metal.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehende Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.Although the invention has been further illustrated and explained in detail by means of preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived from them by a person skilled in the art without departing from the scope of protection of the invention. It is therefore clear that a multitude of possible variations exist. It is also clear that the embodiments mentioned as examples are truly only examples and are not to be understood in any way as limiting, for instance, the scope of protection, the possible applications, or the configuration of the invention. Rather, the preceding description and the description of the figures enable a person skilled in the art to implement the exemplary embodiments in concrete terms. With knowledge of the disclosed inventive concept, a person skilled in the art can make numerous modifications, for example, regarding the function or the arrangement of individual elements mentioned in an exemplary embodiment, without departing from the scope of protection defined by the claims and their legal equivalents, such as further explanations in the description.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11: KorpusBody
33: Achsstummelaxle stub
55: ZwischenbauteilIntermediate component
77: Bremsflanschbrake flange
99: ReibschweißnahtFriction weld

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10 2019 109 159 A1 [0003]

Claims

Commercial vehicle axle comprising an axle body with a body (1) for receiving a gearbox and/or an electric drive or a body designed as a support tube, wherein a neck is formed diametrically opposite and adjoining each body (1), to which a respective axle stub (3) is connected coaxially, wherein the respective axle stub (3) serves for the arrangement of a respective vehicle wheel on it, characterized in that a respective hollow intermediate component (5) is arranged between the body (1) and a respective axle stub (3), which connects the body (1) to one of the axle stubs (3) and which has a brake flange (7) on its outer side as a materially bonded integral component.

Commercial vehicle axle Claim 1 , wherein the respective intermediate component (5) has the same diameters in its respective connection areas as those of the axle body on the one hand and those of the respective axle stub (3) on the other.

Commercial vehicle axle according to one of the preceding claims, wherein the axle stub (3) is made of a higher quality material than that of the intermediate component (5).

Commercial vehicle axle according to one of the preceding claims, wherein the respective intermediate component (5) is connected to each axle stub (3) and to the axle body by means of a respective friction weld (9).

Commercial vehicle axle according to one of the preceding claims, wherein the respective intermediate component (5) with the respective brake flange (7) is manufactured from a primary forming process, in particular as a forging or casting, or from an additive manufacturing process.

A method for manufacturing a commercial vehicle axle comprising an axle body with a body (1) for receiving a transmission, wherein a neck is formed diametrically opposite and adjoining each body (1), to which a respective axle stub (3) is connected coaxially, wherein the respective axle stub (3) serves for the arrangement of a respective vehicle wheel on it, characterized in that a respective hollow intermediate component (5) is arranged between the body (1) and a respective axle stub (3), which connects the body (1) to the axle stub (3) and wherein a respective brake flange (7) is arranged on the outside of the respective intermediate component (5) as an integral component in a materially bonded manner.

Procedure according to Claim 6 , wherein the respective intermediate component (5) is connected to the axle body by friction welding.

Procedure according to Claim 7 , wherein the component produced by friction welding is machined by mechanical processing and joined to the body (1) by friction welding.

Procedure according to one of the Claims 6 until 8 , wherein the respective intermediate component (5) is connected to one of the respective axle stubs (3) by friction welding.