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GEBIET DER ERFINDUNG UND STAND
DER TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung für die steuerbare Aufhängung eines
Kraftfahrzeugrades, umfassend ein erstes Lager und ein zweites Lager,
angeordnet an einer Auflageeinheit, um eine geometrische Drehachse
auszubilden, um welche herum das Kraftfahrzeugrad in Lager steuerbar im
Verhältnis
zur Auflageeinheit gelagert ist, wobei die Auflageeinheit zumindest
eine Auflageoberfläche aufweist.
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Die
Erfindung ist anwendbar auf verschiedene Typen von Kraftfahrzeugrädern, insbesondere
auf nicht angetriebene Kraftfahrzeugräder, für das Steuern eines Kraftfahrzeuges,
wie zum Beispiel eines Lastkraftwagens.
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Die
am häufigsten
vorkommende Aufhängungsanordnung
für steuerbare
Kraftfahrzeugräder in
Lastkraftwagen ist diejenige, die einen Achsschenkelbolzen verwendet,
um einen Achsschenkel auszubilden, mit dessen Hilfe das Kraftfahrzeugrad
im Verhältnis
zu einer Starrachse des Fahrzeuges drehbar gelagert werden kann.
Der Achsschenkelbolzen, der im Englischen oft "King Pin" genannt wird, ist im Wesentlichen vertikal
angeordnet und an der Starrachse mit Hilfe einer Konuskupplung befestigt.
Das Rad wird von der Starrachse über
Lager aufgehängt,
die an den zwei freien Enden des Achsschenkelbolzens angeordnet
sind. Am oberen Ende des Achsschenkelbolzens kann ein Kegelrollenlager
verwendet werden, um sowohl die radialen als auch die axialen Kräfte aufzunehmen,
während
das untere Lager oft ein Gleitlager ist, um nur die radialen Kräfte aufzunehmen.
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Obwohl
die bereits bekannten Aufhängungsanordnungen,
siehe zum Beispiel Patent
SE 510
895 ,
WO 9845159 und
Patentanmeldung
SE 9904731-8 , in
den meisten Fällen
ausgezeichnet funktionieren, weisen sie Merkmale auf, die verhältnismäßig hohe Produktions-
und Montagekosten mit sich bringen. Die Herstellung des Achsschenkelbolzens
selbst ist relativ teuer, und sie erfordert ebenfalls eine sorgfältige maschinelle
Ausführung
einer konischen Bohrung in die Starrachse hinein. Die konische Bohrung in
der Starrachse und der ähnlich
konische Achsschenkelbolzen bilden eine konische Reibungskupplung
aus. Dies bedeutet, dass die Gestaltung des Achsschenkelbolzens
und der Starrachse ebenfalls die relative Positionierung dieser
beiden Komponenten in der Längsrichtung
des Achsschenkelbolzens bestimmt, wenn der Achsschenkelbolzen in
der Starrachse befestigt wird. Weiterhin wird eine spezielle Ausrüstung für das Befestigen
des Achsschenkelbolzens in der Starrachse benötigt, und selbst wenn eine derartige
Ausrüstung
verwendet wird, ist es schwierig, die endgültige Position des Achsschenkelbolzens im
Verhältnis
zur Starrachse mit hoher Genauigkeit vorauszusagen und zu gewährleisten,
dass der Achsschenkelbolzen in der beabsichtigten Position im Verhältnis zur
Starrachse während
der Montage angeordnet wird. Dies macht es wiederum kompliziert,
die Lager auf dem Achsschenkelbolzen anzubringen, da eine Anpassung
des axialen Spiels als Ergebnis der Ungewissheit hinsichtlich der
Position des Achsschenkelbolzens erforderlich sein wird.
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AUFGABE DER ERFINDUNG UND
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Anordnung der
Art, die als Einleitung erwähnt
wurde, die es ermöglicht,
dass ein Kraftfahrzeugrad drehbar gelagert wird und es dadurch ermöglicht,
ein mit solchen Rädern
ausgestattetes Kraftfahrzeug ohne die Verwendung eines herkömmlichen
Achsschenkelbolzens zu steuern, wobei bei dieser Anordnung zumindest
einige der oben erörterten
Nachteile der vorherigen Aufhängungsanordnungen
der in Frage kommenden Art wesentlich verringert worden sind.
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Diese
Aufgabe wird durch die Bereitstellung einer Anordnung für steuerbare
Aufhängung
eines Kraftfahrzeugrades nach Anspruch 1 gelöst.
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Das
Merkmal, dass das erste Lager einen Innenring aufweist, der für das Angrenzen
an und Anliegen gegen eine Auflageoberfläche der Auflageeinheit angeordnet
ist, um Kräfte
aufzunehmen, die radial im Verhältnis
zur geometrischen Drehachse wirken, bringt es mit sich, dass eine
Aufhängungsanordnung,
welche das Merkmal der Übertragung
dieser radialen Kräfte
zur Auflageeinheit aufweist, ohne die Verwendung eines Achsschenkelbolzens
für diesen Zweck
bereitgestellt werden kann, zumindest was die Anordnung des ersten
Lagers betrifft. Demgemäß ist es
möglich,
eine Aufhängungsanordnung
mit zum Beispiel einem kürzeren
Achsschenkelbolzen zu konstruieren, der lediglich für das Anordnen
des zweiten Lagers bestimmt ist, oder den Achsschenkelbolzen insgesamt
wegzulassen, wenn es annehmbar ist, dass nur eines der Lager radiale
Kräfte
aufnimmt.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Anordnung
weist das zweite Lager einen Innenring auf, welcher dergestalt angeordnet
ist, dass er an die zumindest eine Auflageoberfläche oder an eine zweite Auflageoberfläche der
Auflageeinheit angrenzt und gegen diese anliegt, um Kräfte, welche
radial im Verhältnis
zur Drehachse wirken, aufzunehmen. Auf diese Weise kann die Verwendung
eines herkömmlichen
Achsschenkelbolzens total überflüssig werden,
wobei gleichzeitig die Anordnung in der Lage ist, radiale Kräfte an beiden
Lager aufzunehmen.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Anordnung
weist die Auflageeinheit eine erste hervorstehende Oberfläche für das Befestigen
des Innenrings des ersten Lagers in einer Richtung parallel zur
geometrischen Drehachse und hin zur Auflageeinheit auf, und eine zweite
hervorstehende Oberfläche
für das
Befestigen des Innenrings des zweiten Lagers in einer Richtung parallel
zur geometrischen Drehachse und hin zur Auflageeinheit. Mit Hilfe
dieser Schultern können
die zwei Lager an der Auflageeinheit in einfacher Weise und mit
hoher Genauigkeit befestigt werden, was ihre Positionen im Verhältnis zur
Auflageeinheit betrifft, um ein geometrische Drehachse zu schaffen,
um welche herum ein Rad drehbar gelagert werden kann.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Anordnung
ist ein Element für
das gleichzeitige Pressen des Innenrings des ersten Lagers gegen
die erste vorstehende Oberfläche
und des Innenrings des zweiten Lagers gegen die zweite vorstehende
Oberfläche
angeordnet. Dies kann zum Beispiel mit Hilfe einer Gewindestange
und einem derselben zugeordneten Innengewinde eines der Innenringe
der zwei Lager erreicht werden, mit deren Hilfe die zwei Lager in
eine Richtung hin zueinander und gegen die entsprechenden Schultern
der Auflageeinheit gepresst werden, wenn die Gewindeverbindung angezogen
wird. Dies führt zu
einer besonders einfachen und zuverlässigen Befestigung der zwei
Lager, die einfach mit Hilfe des Festziehens des betreffenden Gewindestücks mit
einem vorher bestimmten Drehmoment ausgeführt werden kann, um zu gewährleisten,
dass die Lager in den beabsichtigten Positionen positioniert werden, und
dass sie fest mit der Auflageeinheit verankert sind.
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Andere
vorteilhafte Merkmale und Funktionen verschiedener Ausführungsformen
der Anordnung für
die Aufhängung
eines Kraftfahrzeugrades gemäß der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den abhängigen Ansprüchen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In
den Zeichnungen zeigt
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1 eine
Querschnittsansicht, welche eine Lenkachsenanordnung für ein Kraftfahrzeugrad
veranschaulicht, die gemäß dem Stand
der Technik konstruiert ist;
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2 eine
Querschnittsansicht, welche eine Anordnung für die steuerbare Aufhängung eines Kraftfahrzeugrades
veranschaulicht, die gemäß der Erfindung
konstruiert ist; und
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3 eine
Variante der Anordnung gemäß 2.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER ERFINDUNG
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1 veranschaulicht
eine nach dem Stand der Technik konstruierte Lenkachsenanordnung.
Bei einer steuerbaren Aufhängung
eines Kraftfahrzeugrades (nicht gezeigt) weist die Anordnung einen Achsschenkelbolzen 30 auf,
der an beiden Enden mit Lager versehen ist. Der Achsschenkelbolzen
ist mit Hilfe einer konischen Reibungskupplung fest an einer Starrachse 31 befestigt.
Ein Arm 32, der mit einem Kraftfahrzeugrad versehen werden
soll, ist von der Starrachse über
die zwei Lager aufgehängt
und kann rund um eine im Wesentlichen vertikal angeordnete Drehachse 33 im
Verhältnis
zur Starrachse drehbar gelagert werden. Das obere Lager ist ein
Kegelrollenlager für
die Aufnahme axialer und radialer Kräfte, und das untere Lager ist
ein Gleitlager nur für
die Aufnahme radialer Kräfte.
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2 veranschaulicht
eine gemäß der Erfindung
konstruierte Anordnung für
die steuerbare Aufhängung
eines Kraftfahrzeugrades. Die Anordnung umfasst ein erstes Lager 1 und
ein zweites Lager 2, die in einer Auflageeinheit 3 angeordnet
sind, um eine geometrische Drehachse 4 auszubilden, um welche
herum ein Arm 5 mit einem Kraftfahrzeugrad (nicht gezeigt)
in Lager steuerbar im Verhältnis
zur Auflageeinheit gelagert ist. In geeigneter Weise ist das erste
Lager 1 ein Kegelrollenlager für die Aufnahme radialer und
axialer Kräfte.
Das zweite Lager 2 kann ein Gleitlager für die Aufnahme
radialer Kräfte oder
für die
Aufnahme radialer und axialer Kräfte sein.
Bei der veranschaulichten Ausführungsform
ist das erste Lager oberhalb des zweiten Lagers angeordnet. Obwohl
das Kegelrollenlager mit bestimmten Vorteilen als das obere Lager
angeordnet ist, und das Gleitlager als das untere Lager in der Aufhängungsanordnung,
ist es ebenfalls möglich,
das zweite Lager, wie zum Beispiel ein Gleitlager, als das obere
Lager anzuordnen, und das erste Lager, wie zum Beispiel ein Kegelrollenlager,
als das untere Lager.
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Demgemäß ist die
Verwendung eines herkömmlichen
Achsschenkelbolzens, wo radiale Kräfte über den Achsschenkelbolzen
mit Hilfe der Innenringe der Lager aufgenommen werden, die rund
um den Achsschenkelbolzen angeordnet sind, welcher seinerseits in
der Starrachse angeordnet ist, bei der erfindungsgemäßen Lösung ausgelassen
worden. Statt dessen weisen die zwei Lager jeweils einen eigenen
Innenring 6, 7 auf, der, direkt oder über Einsätze, für das Angrenzen
an und das Anliegen gegen eine Auflageoberfläche 8 der Auflageeinheit 3 angeordnet
ist, wie zum Beispiel eine Starrachse, um Kräfte aufzunehmen, die radial
im Verhältnis
zur geometrischen Drehachse 4 wirken. Auf diese Weise wird die
Verwendung eines so genannten Achsschenkelbolzens oder dergleichen
eliminiert, und demgemäß ebenfalls
die Probleme, die mit der Verwendung eines solchen Achsschenkelbolzens
verbunden sind.
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Die
oben erwähnte
zumindest eine Auflageoberfläche 8 bildet
in geeigneter Weise einen zylindrischen Hohlraum 10 in
der Auflageeinheit 3 aus, vorzugsweise mit einem kreis förmigen Querschnitt,
wobei der Hohlraum so positioniert ist, dass seine Längsachse
parallel zur geometrischen Drehachse 4 verläuft. Bei
der in 2 veranschaulichten Ausführungsform fällt die
Längsachse
des Hohlraums im Wesentlichen mit der geometrischen Drehachse 4 zusammen.
Darüber
hinaus ist jedes der zwei Lager 1, 2 an seinem
eigenen Ende des Hohlraums 10 angeordnet und erstreckt
sich durch die Auflageeinheit 3 hindurch, um gegen die
Auflageoberfläche 8 an verschiedenen
Positionen anzuliegen und Kräfte
aufzunehmen, die radial im Verhältnis
zur geometrischen Drehachse 4 wirken. Zu diesem Zweck weist der
Innenring jedes entsprechenden Lagers einen Halsabschnitt 20, 21 auf,
der im Hohlraum 10 angeordnet ist und eine äußere, radial
gerichtete Oberfläche 22, 23 für das Angrenzen
an die Auflageoberfläche 8 auf.
In geeigneter Weise sind der Hohlraum 10 und der Innenring
jedes entsprechenden Lagers mit einer bestimmten Greifpassung konstruiert,
um die Lager in der Auflageeinheit 3 zu befestigen. In
bestimmten Fällen,
zum Beispiel wenn ein spezielles Element verwendet wird, um die
Lager in ihren Positionen in einer axialen Richtung zu halten, kann
es möglich
sein, die Lager und den Hohlraum so zu gestalten, dass eine Passung
mit geringem Spiel zwischen dem jeweiligen Innenring und der Auflageoberfläche des
Hohlraums erzielt wird, wenn die Lager in der Auflageeinheit montiert
werden. Es sollte jedoch vollständig
machbar sein, die Lager in der Auflageeinheit mit Hilfe von Gewindestücken, Keilnuten oder
dergleichen zu montieren.
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Es
sollte ebenfalls hervorgehoben werden, dass es natürlich möglich ist,
anstatt die notwendige Auflage für
die Lager mit Hilfe einer Durchgangsbohrung bereitzustellen, diese
Auflage durch die Gestaltung der Auflageeinheit mit zwei Auflageoberflächen bereitzustellen,
indem zwei Hohlräume
vertieft eingebracht werden, die sich nicht durch die Auflageeinheit hindurch
erstrecken, und die vorzugsweise koaxial auf einer eigenen Seite
in der Auflageeinheit angeordnet sind.
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Die
Auflageeinheit 3 weist eine erste hervorstehende Oberfläche 11 für das Befestigen
des Innenrings 6 des ersten Lagers 1 in einer
Richtung entlang der geometrischen Drehachse 4 hin zur
Auflageeinheit 3 auf, und die Auflageeinheit weist weiterhin eine
zweite hervorstehende Oberfläche 12 für das Befestigen
des Innenrings 7 des zweiten Lagers 2 in einer
entgegengesetzten Richtung entlang der geometrischen Drehachse 4 hin
zur Auflageeinheit auf. Mit Hilfe dieser hervorstehenden Oberflächen 11, 12 wird
eine zuverlässige
Positionierung der Lager im Verhältnis
zueinander und im Verhältnis
zur Auflageeinheit 3 erzielt. Das Ergebnis ist, dass eine
Anpassung des axialen Spiels nicht erforderlich sein wird, wenn
die Lager montiert werden, und eine mögliche Vorspannung der Lager
mit Hilfe einer geeigneten Auswahl der Bearbeitungszugaben für die Auflageeinheit 3,
den Arm 5 und die Lager-Elemente
vorgenommen werden kann.
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3 zeigt
eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Anordnung,
die zwei Auflageoberflächen 8a, 9 für die zwei
Innenringe 6, 7 der Lager 1, 2 aufweist.
Hohlräume
oder so genannte Bohrungen in der Auflageeinheit 3 werden
ebenfalls für
die Bereitstellung der vorstehenden Oberflächen 11a, 12a für die Innenringe 6, 7 der
zwei Lager 1, 2 genutzt, um die Lager gegen die
Auflageeinheit 3 in einer Richtung zu positionieren, die
parallel zur geometrischen Drehachse 4 ist. Im Übrigen wird
auf die im Zusammenhang mit 2 beschriebene
Ausführungsform verwiesen,
und in der Beschreibung der Erfindung verweisen ähnliche Bezugszeichen durchgängig auf ähnliche
oder entsprechende Komponenten.
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Bei
den zwei veranschaulichten Beispielen schließt die erfindungsgemäße Anordnung
weiterhin ein Element 13 ein, das so angeordnet ist, dass
es den Innenring 6 des ersten Lagers 1 gegen die
erste vorstehende Oberfläche 11, 11 und
den Innenring 7 des zweiten Lagers 2 gegen die
zweite vorstehende Oberfläche 12, 12a presst.
Das Presselement 13 schließt eine Stange 14 ein,
wie zum Beispiel einen Bolzen oder dergleichen, die sich vom ersten
Lager durch die Auflageeinheit hindurch bis zum zweiten Lager und
im Wesentlichen parallel zur Drehachse erstreckt, wobei die Stange
mit einem Gewinde versehen ist, um die gewünschte Presskraft mit Hilfe
eines Gewindestücks
zu erzielen. Dadurch ist es möglich,
gleichzeitig den Innenring des ersten Lagers 1 gegen die
erste vorstehende Oberfläche
und den Innenring des zweiten Lagers 2 gegen die zweite
vorstehende Oberfläche
zu pressen. Vorzugsweise weist der Innenring 6 eines der
Lager 1 ein Innengewinde auf, welches dem Gewinde der Stange
entspricht, während
der Innenring des zweiten Lagers 2 einen Hohlraum aufweist,
durch welchen die Stange frei hindurch verläuft. Mit Hilfe des Festziehens
des Gewindestücks
zwischen der Stange 14 und dem Gewindelager 1,
in geeigneter Weise mit einem vorher bestimmten Drehmoment, können die
zwei Lager 1, 2 dergestalt gegen jede jeweilige vorstehende Oberfläche der
Auflageeinheit 3 gepresst werden, dass die Lager an der
Auflageeinheit in den beabsichtigten Positionen befestigt werden.
An einem Ende weist die Stange 14 einen Kopf 24 für das Anliegen
gegen den Innenring 7 eines der Lager 2 auf, und
am anderen Ende ist eine Spannmutter 15 angeordnet, um
zu sichern, dass die Stange nicht aus dem zweiten Lager 1 losgeschraubt
wird. Bei einer alternativen Lösung
könnten
beide Lager Hohlräume ohne
Gewinde aufweisen, in welchen der Stab frei verlaufen kann, wobei
die Mutter 15 oder eine entsprechende Komponente genutzt
wird, um das erforderliche Festziehen so zu erzielen, dass die Lager
an ihrer Stelle gehalten werden, und in einem solchen Fall wird
in geeigneter Weise ebenfalls ein bestimmtes Feststellelement genutzt,
um die Mutter zu sichern.
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Ein
wesentlicher Vorteil der Lösung,
bei der die Stange 14 verwendet wird, ist, dass diese so
gestaltet werden kann, dass eine große Verlängerung im Verhältnis zu
einem herkömmlichen
Achsschenkelbolzen erzielt wird, wenn das Gewindestück festgezogen
wird. Als Ergebnis einer ungünstigen
Geometrie und dem Nachgeben bei der Konstruktion kann es problematisch
sein, wenn ein herkömmlicher Achsschenkelbolzen
(wie in 1) verwendet wird, ein ausreichendes
Festziehdrehmoment zu erzielen, wenn das obere Lager montiert wird,
da die Gestaltungsform des Achsschenkelbolzens bewirkt, dass er eine
relativ kleine Verlängerung
bei einer entsprechenden Kraft aufweist.
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Um
eine Anordnung zu erzielen, welche vom Gesichtspunkt des Schmierens
aus im Wesentlichen wartungsfrei ist, weist jedes jeweilige Lager 1, 2 eine Dichtung 16, 17, 17a auf,
die für
das Abdichten zwischen der Auflageeinheit 3 und dem Abschnitt
des Arms 5, in welchem die Außenringe 18, 19 der
Lager 1, 2 angeordnet sind, positioniert sind,
so dass das erforderliche Schmiermittel aufgebracht und gehalten werden
kann, ohne dass eine Leckage in die Umgebung oder eine negative
Einwirkung auf die Lager oder das Schmiermittel von der Umgebung
auftreten.
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Innerhalb
des Schutzumfangs des Erfindungsgedankens gibt es natürlich andere
Arten und Weisen für
die Gestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung
als diejenigen, die in der vorliegenden Patentanmeldung beschrieben
werden, und es wird hervorgehoben, dass die Erfindung nur auf den Schutzumfang
beschränkt
ist, der durch die nachfolgenden Ansprüche definiert wird. Das untere
Lager könnte
zum Beispiel zwei separate Lagereinheiten aufweisen, zum Beispiel
eine erste Lagereinheit in Form eines Gleitlagers für die Aufnahme
der radialen Kräfte,
und eine zweite Lagereinheit in Form eines Gleitlagers für die Aufnahme
der axialen Kräfte.