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Dokumentenidentifikation DE19946891A1 08.03.2001
Titel Achsbaugruppe insbesondere für eine lenkbare Achse eines Kraftfahrzeuges
Anmelder Continental Teves AG & Co. oHG, 60488 Frankfurt, DE
Erfinder Rückert, Helmut, 64354 Reinheim, DE;
Teitge, Hilmar, 60325 Frankfurt, DE;
Heinz, Christian, 63589 Linsengericht, DE
DE-Anmeldedatum 30.09.1999
DE-Aktenzeichen 19946891
Offenlegungstag 08.03.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.03.2001
IPC-Hauptklasse B60T 1/06
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung betrifft eine mehrteilige Achsbaugruppe insbesondere für eine lenkbare Achse eines Kraftfahrzeuges mit einem Achsschenkel (1), der Anlenkstellen (9) zur Befestigung von Radaufhängungs-, Lenkungs- oder sonstigen Achselementen aufweist sowie einem ein Radlagergehäuse (7) und eine Bremsabstützung (11) umfassenden Integralträger (2), der die bei Bremsungen auftretenden Umfangskräfte aufnimmt. Dabei sind Achsschenkel (1) und Integralträger (2) über je eine Anlagefläche (14, 15) lösbar miteinander verbunden. Zur verbesserten Übertragung der Bremsumfangskräfte ist vorgesehen, daß im montierten Zustand der Achsbaugruppe an den Anlageflächen (14, 15) eine formschlüssige Verbindung ausgebildet ist. Dadurch können insbesondere die sich durch die mehrteilige Bauweise der Achsbaugruppe bietenden Gewichts- und Kostenvorteile voll ausgeschöpft werden.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mehrteilige Achsbaugruppe, insbesondere für eine lenkbare Achse eines Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Achsbaugruppe ist aus der DE 195 38 212 A1 bekannt. Die dort beschriebene Achsbaugruppe hat einen Achsschenkel aus einem ersten Material, der Anlenkstellen zur Befestigung von Radaufhängungs- oder Lenkungselementen aufweist sowie ein Kombinationsbauteil, das aus einem zweiten, von dem ersten Material verschiedenen Material besteht und das ein Radlagergehäuse und eine Bremsabstützung umfaßt. Das Kombinationsbauteil und der Achsschenkel haben je eine ebene, senkrecht zu einer Radachse angeordnete Stirnfläche, wobei die Stirnflächen einander zugewandt sind und das Kombinationsteil und der Achsschenkel über die Stirnflächen aneinander befestigt sind. Da die bei Bremsungen auftretenden Umfangskräfte vom Kombinationsbauteil aufgenommen werden, ist eine sehr stabile und haltbare Verbindung von Achsschenkel und Kombinationsbauteil notwendig. Dies erfordert bei ebener Gestaltung der Stirnflächen eine massive Ausführung der Verbindungselemente, vorzugsweise der Verbindungsschrauben, bzw. des Achsschenkels sowie des Kombinationsbauteiles, um die auftretenden Bremskräfte bzw. -momente insbesondere im Reversierbetrieb sicher übertragen zu können. Daraus resultiert für die gesamte Achsbaugruppe wiederum eine unerwünschte Kosten- und Gewichtszunahme.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine mehrteilige Achsbaugruppe bereitzustellen, die bei kostengünstiger Herstellung möglichst leicht ist und dennoch eine ausreichende Stabilität aufweist, insbesondere hinsichtlich der Übertragung von Bremsumfangskräften.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmalskombination des Patentanspruches 1. Danach umfaßt die mehrteilige Achsbaugruppe, insbesondere für eine lenkbare Achse eines Kraftfahrzeuges, einen Achsschenkel, der Anlenkstellen zur Befestigung von Radaufhängungs-, Lenkungs- oder sonstigen Achselementen aufweist, sowie einen Integralträger, in den ein Radlagergehäuse und eine Bremsabstützung integriert sind und der die bei Bremsungen auftretenden Umfangskräfte aufnimmt. Der Achsschenkel und der Integralträger haben je eine im wesentlichen senkrecht zur Radachse angeordnete Anlagefläche, die einander zugewandt sind und über die der Achsschenkel mit dem Integralträger drehfest miteinander lösbar verbunden sind. Zur sicheren Übertragung der bei Bremsungen auftretenden Bremsumfangskräfte und -momente ist im montierten Zustand der mehrteiligen Achsbaugruppe an den Anlageflächen von Achsschenkel und Integralträger eine formschlüssige Verbindung ausgebildet. Dadurch wird eine in Umfangsrichtung drehfeste Verbindung von Achsschenkel und Integralträger erreicht die keine zusätzlichen Maßnahmen an den Verbindungselementen, insbesondere den Verbindungsschrauben erfordert und sich somit günstig auf das Gesamtgewicht der Achsbaugruppe auswirkt. Eine derartige, formschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch Ausbildung eines axialen Vorsprunges an der einen Anlageflächen sowie Ausbildung einer komplementären Ausnehmung an der zugehörigen anderen Anlagefläche realisiert werden. Analog dazu kann auch eine Stiftverbindung Anwendung finden, wobei zumindest ein Stift oder Bolzen senkrecht zu den Anlageflächen angeordnet ist und sich sowohl in den Achsschenkel als auch in den Integralträger erstreckt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird zwischen den beiden Anlageflächen ein "microaxialer Formschluß" ausgebildet, indem an zumindest einer Anlageflächen durch Oberflächenaufrauhung, durch geeignete Zwischenlagen, durch Einbringen zusätzlicher Stoffe in Pulverform bzw. sonstige Behandlung der Oberflächenfeingestalt der Reibwert gezielt erhöht wird. Dies geschieht vorzugsweise durch Behandlung zumindest einer Anlagefläche mittels eines Strahlmediums bzw. Strahlverfahrens (z. B. Sandstrahlen, Kugelstrahlen etc.). Analog dazu ist es möglich, auf zumindest einer der Anlageflächen eine gezielt ausgelegte Kerbverzahnung, eine radiale Rillenanordnung (z. B. Rändelung) oder vergleichbare Maßnahmen zur Änderung der Oberflächenfeingestalt vorzusehen. Insgesamt wird durch die genannten Oberflächenbearbeitungsverfahren zwischen den beiden Anlageflächen eine formschlüssige Verbindung in der Art einer "Kleinstverzahnung" erzeugt, die den Integralträger in Umfangsrichtung drehfest an den Achsschenkel koppelt.

Allgemein ist bei der Oberflächenbearbeitung zur gezielten Reibwerterhöhung zu beachten, daß sie an der Anlagefläche des Bauteiles, d. h. Achsschenkel oder Integralträger, mit höherer Werkstoffhärte vorgenommen wird. Im montierten Zustand der Achsbaugruppe kann sich dann die Oberflächenstruktur der Anlagefläche mit höherer Werkstoffhärte in die Anlagefläche mit geringerer Werkstoffhärte "eindrücken". Vorzugsweise wird dabei der Integralträger aus einem Material hoher Werkstoffhärte (z. B. Sphäroguß, Kugelgraphitguß) gefertigt, da er aufgrund der Aufnahme der Bremsumfangskräfte sowie Radlagerkräfte ohnehin einer großen Belastung ausgesetzt ist und somit eines hochwertigen Werkstoffes bedarf. Ferner sollte das Oberflächenbearbeitungsverfahren derart ausgewählt werden, daß für die montierte Achsbaugruppe kein nachteiliges "Setzen" in axialer Richtung auftritt.

Weitere erfindungsgemäße Gestaltungsmerkmale werden an einem Auführungsbeispiel in der Figur dargestellt und im folgenden näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine räumliche Explosionsdarstellung einer mehrteiligen Achsbaugruppe.

Die in Fig. 1 dargestellte mehrteilige Achsbaugruppe, für eine lenkbare Kraftfahrzeugachse umfaßt im wesentlichen einen Achsschenkel 1, einen Integralträger 2, ein Abdeckblech 3, ein Radlager 4, eine Bremsscheibe 5 sowie eine Radbremse 6. Diese Einzelbauteile sind üblicherweise mittels Verbindungselementen lösbar zusammengefügt und bilden eine eigenständig handhabbare, vormontierte Einheit, ein sogenanntes "Corner-Modul" 8. Der Aufbau des Corner-Modules 8 aus mehreren Einzelteilen gestattet die zielgerichtete Auslegung dieser Einzelteile, insbesondere auch hinsichtlich ihrer Werkstoffe. Bei funktionsgerechtem Werkstoffeinsatz für die einzelnen Komponenten des Corner-Modules 8 eröffnet sich somit ein möglicher Gewichtsvorteil. Weiterhin ergibt sich durch die Gestaltung des Corner-Modules aus Einzelkomponenten ein Baukastenprinzip, das eine anforderungsgerechte Konstruktion der Einzelkomponenten wie auch des Gesamtmodules zuläßt und damit Kostenvorteile bringt.

Im einzelnen besitzt der vorzugsweise aus Aluminium gefertigte Achsschenkel 1 Anlenkstellen 9 zur Aufnahme bzw. Befestigung von Radaufhängungs- (z. B. Federbein), Lenkungs- (z. B. Kugelgelenk für die Spurstange, ggf. unteres Kugelgelenk) oder sonstigen Achs-/Corner-Komponenten. Am Achsschenkel 1 ist ein vorzugsweise aus Sphäroguß gefertigter Integralträger 2 insbesondere mittels mehrerer Verbindungsschrauben 10 lösbar befestigt. Dabei sind in den einteiligen Integralträger 2 ein Radlagergehäuse 7 sowie eine Bremsabstützung 11 integriert. Die Bremsabstützung 11 umfaßt zwei die Bremsscheibe 5 axial überragende Trägerarme 12, die zur Anlage der als Schwimmsattel-Scheibenbremse 6 ausgebildeten Radbremse dienen und die bei Bremsungen auftretenden Umfangskräfte aufnehmen sowie auf den Achsschenkel 1 übertragen. Das Radlagergehäuse 7 nimmt ein Radlager 4 auf, das andererseits ebenso wie die Bremsscheibe 5 mit der drehbaren Radachse drehfest verbunden ist. Zur Abschirmung speziell der Kugelgelenke, insbesondere gegen Wärme, Schmutz, Feuchtigkeit sowie andere Bauteile, ist noch ein Abdeckblech 3 vorgesehen, das am Integralträger 2 verschraubt ist.

Allgemein weisen der Achsschenkel 1 und der Integralträger 2 eine im wesentlichen senkrecht zur Radachse 13 angeordnete Schnittstelle auf, die durch je eine Anlagefläche 14, 15 des Achsschenkels 1 und des Integralträgers 2 gebildet wird. Über diese einander zugewandten Anlageflächen 14, 15 müssen das Bremsmoment die daraus resultierenden Bremsumfangskräfte im montierten Zustand des Corner-Modules 8 übertragen werden. Um diese Kräfte bzw. Momente übertragen zu können, sind die Anlageflächen 14, 15 formschlüssig miteinander verbunden. Dieser Formschluß wird vorzugsweise durch eine Oberflächenbearbeitung an zumindest einer der Anlageflächen 14, 15 umgesetzt. Dazu wird die Oberflächenfeingestalt der Anlageflächen 14, 15 im Sinne einer Oberflächenaufrauhung zur Reibwerterhöhung verändert. Dadurch wird ein "microaxialer" Formschluß zwischen der Anlagefläche 14 des Achsschenkels 1 und der zugehörigen Anlagefläche 15 des Integralträgers 2 erzielt. Dies ermöglicht eine drehfeste Verbindung von Achsschenkel 1 und Integralträger 2 im montierten Zustand des Corner-Modules 8 bei relativ klein dimensionierter Vorspannkraft durch die Verbindungsschrauben 10. Somit können die Verbindungsschrauben 10 wie auch der Achsschenkel 1 und der Integralträger 2 hinsichtlich des Gewichtes gewünschtermaßen klein bzw. schlank ausgelegt werden.

Realisiert wird der microaxiale Formschluß zwischen den Anlagenflächen 14, 15 beispielsweise durch Behandlung zumindest einer der Anlageflächen 14, 15 mit einem Strahlmedium bzw. Strahlverfahren (z. B. Sandstrahlen etc.). Weiterhin kann auch eine gezielt ausgelegte Kerbverzahnung, die Anordnung von im wesentlichen radial verlaufenden Rillen (z. B. Rändelung) oder eine sonstige Änderung der Oberflächenfeingestalt an wenigstens einer Anlagefläche 14, 15 zur gewünschten Erhöhung des Reibwertes zwischen Achsschenkel 1 und Integralträger 2 führen. Analog dazu ist es denkbar, zwischen den Anlageflächen 14, 15 Zwischenlagen bzw. Zusatzstoffe in Pulverform vorzusehen, einen entsprechenden Formschluß zu erzeugen.

Dabei ist zu beachten, daß das Oberflächenbearbeitungsverfahren zur Reibwerterhöhung vorteilhaft an der Anlagefläche 14, 15 desjenigen Bauteiles, d. h. Achsschenkel 1 oder Integralträger 2, ausgeführt wird, das die höhere Werkstoffhärte aufweist. Dadurch kann die aufgerauhte Oberflächenfeingestalt ausgehend von der Anlagefläche 14, 15 des härteren Bauteiles in die Anlagefläche 15, 14 des Bauteiles mit geringerer Härte eingedrückt werden. Vorzugsweise wird der Integralträger 2 in der Praxis aus einem härteren Werkstoff (z. B. Sphäroguß, Kugelgraphitguß) gefertigt als der Achsschenkel 1 (z. B. Aluminium), da der Integralträger 2 aufgrund der hohen Belastungen durch die Brems- und Radlagerkräfte ohnehin eines hochwertigen Materials bedarf. Ferner ist das Oberflächenbearbeitungsverfahren derart zielgerichtet zu wählen, daß im montierten Zustand des Corner- Modules 8 kein axiales "Setzen" auftritt.

Analog zum beschriebenen "microaxialen" Formschluß läßt sich selbstverständlich auch ein nicht dargestellter, größer dimensionierter Formschluß zwischen den Anlageflächen 14, 15 umsetzen. Dies kann beispielsweise durch Ausbildung zumindest eines Vorsprunges an der einen Anlagefläche 14, 15 sowie durch Ausbildung einer komplementären Ausnehmung an der den zugehörigen, anderen Anlagefläche 15, 14 erreicht werden. Als weitere Variante ist eine formschlüssige Stiftverbindung denkbar, bei der der Formschluß durch Verwendung zumindest eines senkrecht zu beiden Anlageflächen 14, 15 angeordneten Stiftes bzw. Bolzens realisiert wird, der sich sowohl in den Achsschenkel 1 als auch in den Integralträger erstreckt.


Anspruch[de]
  1. 1. Achsbaugruppe, insbesondere für eine lenkbare Achse eines Kraftfahrzeuges, mit:
    1. - einem Achsschenkel (1), der Anlenkstellen (9) zur Befestigung von Radaufhängungs-, Lenkungs- oder sonstigen Achselementen aufweist,
    2. - einem ein Radlagergehäuse (7) und eine Bremsabstützung (11) umfassenden Integralträger (2), der die bei Bremsungen auftretenden Umfangskräfte aufnimmt, und
    3. - je einer Anlagefläche (14, 15) am Achsschenkel (1) und am Integralträger (2), die einander zugewandt sind und über die Achsschenkel (1) und Integralträger (2) lösbar miteinander verbunden sind,
    dadurch gekennzeichnet, daß im montierten Zustand der Achsbaugruppe an den Anlageflächen (14, 15) eine formschlüssige Verbindung ausgebildet ist.
  2. 2. Achsbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einer Anlagefläche (14, 15) durch Oberflächenaufrauhung bzw. Änderung der Oberflächenfeingestalt der Reibwert gezielt erhöht ist.
  3. 3. Achsbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einander zugehörigen Anlageflächen (14, 15) eine Verzahnung ausgebildet ist.
  4. 4. Achsbaugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Anlagefläche (14, 15) mit radialen Rillen versehen ist.
  5. 5. Achsbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Achsschenkel (1) und Integralträger (2) aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sind.
  6. 6. Achsbaugruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenaufrauhung bzw. Änderung der Oberflächenfeingestalt an der Anlagefläche (14, 15) desjenigen Bauteiles (Achsschenkel (1) oder Integralträger (2)) vorgesehen ist, welches aus dem Material höherer Werkstoffhärte besteht.






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