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Die Erfindung betrifft eine Lenkachse, zum Beispiel eine Nachlauf-Lenkachse, mit einem Achskörper, einem am jeweiligen Ende des Achskörpers angeordneten Lenklagerträger, und einem mit einem Achsschenkel zur Lagerung des Fahrzeugrads versehenen Radträger, der über einen gegenüber dem Lenklagerträger und/oder dem Radträger drehgelagerten Lenkbolzen relativ zu dem Lenklagerträger schwenkbar ist.
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Lenkachsen mit diesen Merkmalen sind 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.
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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.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für eine besonders kostengünstige Fertigung geeignete Lenkachse zu schaffen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Lenkachse mit den eingangs angegebenen Merkmalen vorgeschlagen, dass der Lenklagerträger gabelförmig ausgebildet ist und sich aus einem mit dem Achskörper verbundenen Grundkörper und zwei daran einstückig ausgebildeten Gabelschenkeln zusammensetzt, in denen die Enden des Lenkbolzens angeordnet sind, und zwischen denen auf der Lenkbolzenachse eine Trägerfaust des Radträgers angeordnet ist.
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Eine solcherart ausgebildete Lenkachse eignet sich für eine kostengünstige Fertigung, da bei einer Herstellung des Lenklagerträgers und des Radträgers als eigenständige, jeweils in einem Schmiedeprozess hergestellte Bauteile ein herstellungstechnisch und hinsichtlich der Kosten günstiger Umformprozess angewendet werden kann.
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Mit einer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass jeder Gabelschenkel mit einer Buchse zur Aufnahme des jeweiligen Endes des Lenkbolzens versehen ist, wobei die Buchsen gegenüber der Mittellinie des Achskörpers in Fahrtrichtung vorversetzt angeordnet sind.
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Weitere Ausgestaltungen der Lenkachse betreffen die Befestigung des Lenklagerträgers an dem Achskörper. Hierzu wird mit einer ersten Ausgestaltung vorgeschlagen, dass der Lenklagerträger mit dem Achskörper verschweißt ist. Mit einer zweiten Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der Lenklagerträger nach fahrzeuginnen hin mit einem Zapfenabschnitt versehen ist, und dass der Achskörper ein Rohr ist, in dessen Rohrende der Zapfenabschnitt axial eingesteckt ist. Ein zusätzlicher Formschluss in Umfangsrichtung ist erreichbar, wenn der Achskörper und der Zapfenabschnitt jeweils mit zueinander korrespondierenden Vierkant-Querschnitten versehen sind.
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Bei dem Lenklagerträger handelt es sich um ein einstückiges Schmiedeteil. Auch der Radträger einschließlich des Achsschenkels und der Trägerfaust ist als ein einstückiges Schmiedeteil ausgebildet, wobei die Möglichkeit besteht, an diesem Schmiedeteil einen zunächst als separates Bauteil ausgebildeten Lenkarm zu befestigen, etwa durch Anschweißen an den Radträger.
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In Bezug auf den Lenkarm wird mit einer weiteren Ausgestaltung vorgeschlagen, dass dieser einerseits mit einer Öse zur gelenkigen Verbindung mit einer sich längs des Achskörpers erstreckenden Lenkstange, und andererseits, der Öse abgewandt, mit einer Anschlussfläche für eine vorzugsweise stoffschlüssige Verbindung mit einer an dem Radträger ausgebildeten Gegenfläche versehen ist. Zwischen der Anschlussfläche an dem Lenkarm und der Gegenfläche an dem Radträger wird eine Schweißnaht gezogen.
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Für eine erhöhte Belastbarkeit der Verbindung zwischen Lenkarm und Radträger setzen sich die Anschlussfläche und die Gegenfläche jeweils aus zwei zueinander über Eck angeordneten Flächenabschnitten zusammen, wobei die Schweißnaht längs beider Flächenabschnitte gezogen wird.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird. Darin zeigen:
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1 eine Draufsicht auf den in Fahrtrichtung linken Teil einer für ein Anhängerfahrzeug bestimmten Nachlauf-Lenkachse, wobei das Fahrzeugrad und dessen Radnabe nicht wiedergegeben sind;
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2 die Gegenstände nach 1 aus anderer Blickrichtung und in perspektivischer, teils geschnittener Darstellung;
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3 eine Explosionsdarstellung der Gegenstände.
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Die Erläuterung der Erfindung erfolgt im Folgenden anhand einer gezogenen, d. h. nicht-angetriebenen Nachlauf-Lenkachse, wie sie häufig in Fahrzeuganhängern zum Einsatz kommt. Die Figuren zeigen den in Fahrtrichtung F bei Vorwärtsfahrt linken Teil der Nachlauf-Lenkachse. Der in Fahrtrichtung rechte Teil der Nachlauf-Lenkachse ist in Bezug auf die Fahrzeugmittellinie symmetrisch angeordnet.
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Ein Achskörper 1 in Gestalt eines sich über den größten Teil der Fahrzeugbreite erstreckenden Vierkantrohres ist auf beiden Fahrzeugseiten über einen nicht dargestellten Achslenker sowie den Luftbalg einer Luftfederung gegenüber dem Fahrzeugchassis abgestützt.
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An jedem Ende des rohrförmigen Achskörpers 1 ist ein als eigenständiges Bauteil ausgebildeter Lenklagerträger 2 starr befestigt. Der Lenklagerträger 2 bildet zusammen mit einem daran um eine vertikale Achse 5A schwenkbar gelagerten Radträger 10 eine den Lenkausschlag des Fahrzeugrades bestimmende Gelenkanordnung. Deren zentrales Element ist ein Lenkbolzen 5, welcher sich zugleich durch eine Bohrung in dem Radträger 10, als auch durch eine erste Bohrung in dem Lenklagerträger 2 und durch eine zweite Bohrung in dem Lenklagerträger 2 erstreckt. Der Lenkbolzen 5 mit seiner Lenkbolzenachse 5A definiert daher die im Wesentlichen vertikale Schwenklinie der Lenkachse, um die herum der Lenkausschlag erfolgt.
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Der einstückig als ein Schmiedeteil ausgebildete Radträger 10 setzt sich aus einem Achsschenkel 11 und einer Trägerfaust 12 zusammen. An dem Achsschenkel 11 sind ringförmige Flächen zur Aufnahme von Wälzlagern ausgebildet, auf denen die hier nicht dargestellte Radnabe mit dem Fahrzeugrad drehbar sitzt. Zusätzlich kann der Radträger 10 mit einer Befestigung für eine Scheibenbremse oder eine Trommelbremse versehen sein.
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Die Trägerfaust 12 stellt die Verbindung zwischen dem die Achslinie A1 und damit die Drehachse des Fahrzeugrades definierenden Achsschenkel 11, und dem Schwenklager her. Wie die Zeichnungen erkennen lassen, ist, wie bei Nachlauf-Lenkachsen üblich, die Lenkbolzenachse 5A des Lenkbolzens 5 in Bezug auf die Drehachse A1 des Fahrzeugrades in Fahrtrichtung F vorversetzt angeordnet. Zugleich ist die Achslinie A1 im Falle der Geradeausfahrt, wie sie auf den Zeichnungen wiedergegeben ist, genau in Fluchtung zu der Mittellinie A des Achskörpers 1 angeordnet.
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Bestandteil des Radträgers 10 ist ein daran durch Anschweißen befestigter Lenkarm 13. Der Lenkarm 13 ist an seinem Ende mit einer Öse 13A versehen, über die er mit dem Lenkarm auf der anderen Fahrzeugseite durch ein Lenkgestänge 15 verbunden ist. Die an der Öse 13A angebrachten Gelenke zwischen den Lenkarmen 13 und dem Lenkgestänge 15 sind entweder sphärische Gelenke, oder mit verformbaren Elastomerbuchsen versehene Gelenke.
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Das Lenkgestänge 15 koppelt daher die beiden Radträger 10 mit der Folge, dass die Lenkausschläge der Radträger 10 auf der linken und der rechten Fahrzeugseite synchronisiert sind.
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Für ein aktives Mitlenken der Fahrzeugachse vor allem bei Vorwärtsfahrt ist in das Lenkgestänge 15 ein hydraulisch betätigbarer Antriebszylinder 14 integriert, dessen Zylindergehäuse 16 starr an dem Achskörper 1 befestigt ist. Vorzugsweise ist der Antriebszylinder 14 in einer Mittelstellung sperrbar, in der das Lenkgestänge 15 für Geradeausfahrt eingestellt ist.
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Der Lenkarm 13 ist mit einer Anschlussfläche 17 zur Verbindung mit einer Gegenfläche 18 versehen. Die Gegenfläche 18 befindet sich an dem Radträger 10 zwischen der Trägerfaust 12 und dem Achsschenkel 11. Eine Verbindungsschweißnaht ist längs beider Flächen 17, 18 gezogen. Beide Flächen 17, 18 setzen sich aus jeweils zwei Flächenabschnitten 17A, 17B bzw. 18A, 18B zusammen, die über Eck zueinander angeordnet sind, vorzugsweise in einem rechten Winkel.
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Der als ein Gussteil oder als ein Schmiedeteil ausgebildete Lenklagerträger 2 setzt sich einstückig aus einem Grundkörper 20 und zwei Gabelschenkeln 21, 22 zusammen. Zur starren Verbindung mit dem Achskörper 1 ist an dem Grundkörper 20 nach fahrzeuginnen hin ein Zapfen angeformt. Der Zapfen ist in das offene Ende des rohrförmigen Achskörpers 1 axial eingesteckt und weist eine Querschnittsform auf, die dem Innenquerschnitt des rohrförmigen Achskörpers 1 entspricht, wodurch in Umfangsrichtung ein Formschluss zwischen diesen beiden Teilen erzielt wird. Zusätzlich ist der Grundkörper 20 mit dem Achskörper 1 verschweißt, indem am Übergang zu dem Zapfen über den Umfang des Achsrohrs 1 eine Schweißnaht gezogen ist.
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Die Gabelschenkel 21, 22 sind, ausgehend von dem Grundkörper 20, verkröpft gestaltet, und sie enden jeweils in einer Buchse 23, 24 zur drehbaren Aufnahme des jeweiligen Endes des Lenkbolzens 5. Die Verkröpfung der Gabelschenkel 21, 22 ist sowohl mit horizontaler Komponente in Fahrtrichtung F, als auch mit vertikaler Komponente nach oben (im Fall des oberen Gabelschenkels 21) bzw. nach unten (im Fall des unteren Gabelschenkels 22).
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In Höhe zwischen den beiden Buchsen 23, 24 ist der Grundkörper 20 mit einer Ausnehmung 25 versehen, in die bei einer starken Auslenkung des Radträgers 10 der Lenkarm 13 teilweise eintauchen kann, so dass es in diesem Bereich zu keinem Kontakt zwischen dem Lenkarm 13 und dem Lenklagerträger 2 kommt. Zu diesem Zweck ist die Ausnehmung 25 vorzugsweise so angeordnet, dass sie entgegen der Fahrtrichtung F und in Richtung nach fahrzeugaußen offen ist.
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In montiertem Zustand befindet sich die Trägerfaust 12 des Radträgers 10 zwischen den beiden Buchsen 23, 24 des Lenklagerträgers 2. In einer Bohrung, mit der die Trägerfaust 12 versehen ist, sitzt, vorzugsweise mit Passsitz, der mittlere Längsabschnitt des Lenkbolzens 5. Nach dem Einsetzen des Lenkbolzens 5 durchsetzt daher dessen mittlerer Längsabschnitt die Bohrung in der Trägerfaust 12, wohingegen die beiden Bolzenenden die Buchsen 23 bzw. 24 durchsetzen. Vorzugsweise sitzt die Lenkbolzenmitte über eine Presspassung in der Bohrung des Radträgers 10. Die Enden des Lenkbolzens sind jeweils über ein Lager 27, z. B. ein Gleitlager, innen in der Öffnung der jeweiligen Buchse 23, 24 abgestützt.
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Zwischen der oberen Buchse 23 des Lenklagerträgers 2 und der Trägerfaust 12 des Radträgers 10 befinden sich auf der Lenkbolzenachse 5A zwei Wellenscheiben 31, 32. Die obere Wellenscheibe 31 ist drehfest gegenüber der Buchse 23, und die untere Wellenscheibe 32 ist drehfest gegenüber der Trägerfaust 12.
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Durch die wellenförmige Kontur der axialen Kontaktflächen der beiden Wellenscheiben 31, 32 wird die Rückstellkraft der Nachlauf-Lenkachse erzielt. Diese Rückstellkraft ist stets dergestalt, dass eine Rückstellung in jenen Zustand erzielt wird, in dem die Nachlauf-Lenkachse in Geradeausfahrt arbeitet.
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Über eine obere Verschraubung 41 und eine untere Verschraubung 42 ist der Lenkbolzen 5 in Axialrichtung, d. h. nach oben und nach unten, gesichert. Die Verschraubungen 41, 42 können außerdem dazu dienen, die Gleitlager 37 axial einzustellen und gegen einen Austritt von Lagerfett abzudichten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Achskörper
- 2
- Lenklagerträger
- 5
- Lenkbolzen
- 5A
- Lenkbolzenachse
- 10
- Radträger
- 11
- Achsschenkel
- 12
- Trägerfaust
- 13
- Lenkarm
- 13A
- Öse
- 14
- Antriebszylinder
- 15
- Lenkstange
- 16
- Zylindergehäuse
- 17
- Anschlussfläche
- 17A
- Flächenabschnitt
- 17B
- Flächenabschnitt
- 18
- Gegenfläche
- 18A
- Flächenabschnitt
- 18B
- Flächenabschnitt
- 20
- Grundkörper
- 21
- Gabelschenkel
- 22
- Gabelschenkel
- 23
- Buchse
- 24
- Buchse
- 25
- Ausnehmung
- 27
- Lager
- 31
- Wellenscheibe
- 32
- Wellenscheibe
- 41
- obere Verschraubung
- 42
- untere Verschraubung
- A
- Mittellinie
- A1
- Achslinie
- F
- Fahrtrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0246461 B1 [0002]
- WO 2004/048180 A1 [0002]
- DE 29717765 U1 [0003]
