DE2908647A1

DE2908647A1 - Kraftfahrzeugachsaufhaengung

Info

Publication number: DE2908647A1
Application number: DE19792908647
Authority: DE
Inventors: Robert B Schwartz
Original assignee: Fruehauf Corp
Current assignee: Fruehauf Corp
Priority date: 1978-03-06
Filing date: 1979-03-06
Publication date: 1979-09-20
Also published as: GB2015948B; GB2015948A; AU528583B2; US4162090A; AU4483679A; DE2908647C2; BR7901305A

Description

Kraftfahrzeugachsaufhängung

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Verbindung zwischen der Achse und dem Längslenker einer Kraftfahrzeugachsaufhängung/ die unter anderen Vorteilen örtliche und Restspannungen im Lenker während der Montage und des Betriebes weitgehend herabsetzt. Das Ziel der Erfindung wird durch eine auf den Längslenker wärmeaufgeschrumpfte Festlegplatte erreicht, und diese, nicht jedoch der Lenker, ist mit dem Achsgehäuse verschweißt, wodurch Restspannungen und andere Nachteile einer Direktverschweißung des Achsgehäuses mit dem Lenker vermieden werden. Der Vorderteil der Stirnfläche der Festlegplatte neben dem Lenker und der Vorderteil eines Klemmstücks für die U-Bolzen neben dem Lenker werden entlastet, mit dem Ergebnis, daß plötzliche oder große Belastungen der Aufhängung, welche bestrebt sind, diese gegenüber dem Fahrzeugchassis zu bewegen und auf die Verbindung konzentriert sind über größere Flächen als bisher verteilt werden, was zu niedrigeren, wenn nicht gar minimalen Stoßbelastungen an den Verbindungen zwischen dem Längslenker, der Festlegplatte und dem Klemmstück führt.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen:

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Figur 1 eine vereinfachte Seitenansicht eines Lastkraftwagens mit der erfindungsgeraäßen Achsaufhängung,

Figur 2 einen etwas vereinfachten und vergrößerten Seitenriß, teilweise im Ausschnitt des Aggregats der Figur 1,

Figur 3 einen vergrößerten Querschnitt längs der Linie 3-3 der Figur 2,

Figur 4 eine Sprengzeichnung der Teile, welche die erfindungsgemäße verbesserte Verbindung bilden.

Ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Zugmaschine 3 und einem Anhänger 5, dessen Chassisrahmen 7 elastisch eine Achse 9 trägt, die ihrerseits zwei Räder 11 führt, wurde als ein typisches Beispiel zur Darstellung der Grundsätze und des Aufbaus einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugachsaufhängung 13 gewählt. Es sei bemerkt, daß in der Praxis eine Achsaufhängung 13 an jedem Ende der Achse 9 vorhanden ist, obwohl nur die auf der Seite des Fahrers des Lastkraftfahrzeugs 1 gezeigt und beschrieben wird.

Die Achse 9 besitzt ein Mittelteil 15 von beliebiger Auslegung, z.B. kreisförmig anstatt rechteckig wie abgebildet, die elastisch am und unterhalb des Chassisrahmens 7 mit Hilfe eines geraden freitragenden Stahllängslenkers 17 aufgehängt ist, welcher mit einem aufwärtsgebogenen Vorderende 18 versehen ist, das eine

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Buchse 19 umschließt und auf ihr drehbar gelagert ist, wobei die Buchse 19 am Bodenteil eines vom Rahmen 7 herabhängenden und an dessen Unterseite befestigten Halters 21 befestigt ist. Diese Verbindung gestattet es dem Lenker 17 um die waagerechte Achse der Buchse 19 zu schwenken, so daß sich der Lenker in senkrechter Richtung auf und ab bewegen kann, wodurch durch die Räder 11 auf die Achse 9 ausgeübte Vertikallasten geschluckt werden. Das hintere Ende 23 des Lenkers 17 liegt senkrecht auf einer niedrigeren Ebene als das Vorderende 18, so daß der Längslenker nach vorne aufwärts geneigt ist und am Punkt 25 am Boden einer entsprechenden aufblasbaren Luftfederung oder eines Luftkissens 27 befestigt ist. Der Oberteil des Luftkissens 27 ist fest an einem Halter 29 befestigt, der seinerseits vom Rahmen 7 herabhängt und an dessen Unterseite angebracht ist. Die Luftfeder 27 ist so ausgelegt, daß sie in senkrechter Richtung einen Sollarbeitsweg ausführt und die senkrechte Bewegung des freitragenden Lenkerarms 17 begrenzt und gleichzeitig elastisch auf den Lenker einwirkende Vertikallasten absorbiert und dämpft.

Der Boden das Achsteils 15 ist, beispielsweise durch Schweißung, an einem Stahlbett 31 befestigt, daß dieses als ein Teil des Achsteils gelten kann. Das Bett 31 wird vom Lenker 17 getragen, wie nachstehend näher erläutert wird. Es besitzt nach vorne ragende ösen 33, welche einen waagerechten Drehzapfen 35 führen, auf welchen das ünterende 37 eines sich nach oben und vorne erstreckenden hydraulischen Stoßdämpfers 39 befestigt ist. Das obere Ende 41 des Stoßdämpfers 39 ist an einem waagerechten Drehzapfen 43 befestigt, der durch nach hinten ragende ösen 45 g.s-

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führt wird, die am oberen Hinterteil der festen Halterung 21 angebracht sind. Der Stoßdämpfer 3 9 dient zur Dämpfung schneller senkrechter Bewegungen der Achse 9 und des Lenkers 17 um Abwärtsbewegungen des Lenkers 17 zu begrenzen und auf die Achse wirkende Bremsbelastungen auf den Rahmen 7 abzuleiten.

Im allgemeinen war der vorstehend beschriebene Aufbau bereits vor der Erfindung bekannt. Die US-Patente 3 630 541 und 3 674 249 sind entsprechende frühere Patente, welche die allgemeine Anordnung zusammen mit zwei U-Bolzen 47 zeigen, die um die Achse 9 herum angeordnet und mit Muttern 49 befestigt sind sowie mit einem Stahlklemmstück 51, welches die Achse am Längslenker 17 festklemmt. Die Erfindung betrifft die Verbindung zwischen dem Oberteil, dem Boden und den Seiten des Längslenkers 17 mit dem Klemmstück 51 und der Achse 9.

Erfindungsgemäß ist eine Stahlfestlegplatte 53 auf der Oberseite des Lenkers 17 in einer Stellung angebracht, die unterhalb des Achsteils 15 und des Bettes 31 liegt. Dies ist eine spezielle Verbindung, die durch Aufschrumpfen der Platte 53 auf den Lenker 17 entsteht. Der Querschnitt der Festlegplatte 53 ist U-förmig mit einer Oberseite 55 und Seitenschenkeln oder Flanschen 57, wobei ihre Innenabmessungen so gewählt sind, daß die Schenkel nach der Montage eine im wesentlichen unbewegliche Klemmung auf den Lenker 17 ausüben. Die Montage erfolgt durch Erwärmen der Platte 53 auf eine Temperatur von ca. 2500⁰F (ca 1371⁰C), die ausreicht, um die Platte plastisch verformbar und schmiedbar zu machen, wobei anfänglich ihre Schenkel 57 gerade sind (Figur 4)

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oder etwas auseinanderstreben. Die heiße Platte wird auf den Lenker gelegt, und die Schenkel 57 werden in warmem Zustand um die Seiten 59 herum und gegen sie des Lenkers 17 ausgeformt. Vorzugsweise wird in der Oberseite 55 eine Vertiefung 61 ausgeformt, solange sie noch heiß ist, die einen Vorsprung oder einer tellerförmige Ausnehmung 63 in einer Oberfläche 65 des Lenkers 17 bildet. Obwohl die Ausnehmung sphärisch sein kann, ist sie vorzugsweise ellipsoid gestaltet, wobei ihre Hauptachse längs der Längsmittellinie der Oberfläche 65 verläuft. Die Seiten 59 des Arms 17 sind vorzugsweise konvex und symmetrisch um eine senkrechte Mittelebene (Figur 3) angeordnet, und die Flansche 57 sind über die Seiten 59 und quer zur horizontalen Mittelebene gesenkt gedrückt (d.h. über die Mitte oder über einen Absatz an den Seiten 59). Nach dem Abkühlen auf Umgebungstemperatur besitzt die Platte 53 ein Untermaß von hoher Reibung und liegt im Schrumpfsitz auf dem Lenker 17, der fest genug ist, um beide Teile praktisch untrennbar zu machen. Außerdem sind sie vorzugsweise gegen Längs-, Seiten- oder Winkelverschiebungen durch die ellipsoide Vertiefung 61 und die Ausnehmung 63 mechanisch vereinigt, die in Verbindung mit dem vorstehend beschriebenen übermittigen Flansch zusammen wirken.

Die Seitenflansche 57 der Platte 53 sind etwas kürzer als die Oberseite 55, damit sie zwischen die U-Bolzen 47 passen. Die Oberseite 55 ist jedoch lang genug, um mit der vollen Länge des Bettes 31 zusammenzupassen und mit diesem verschweißt zu werden (Schweißnähte 67). Die Verschweißung erfolgt nach der Montage der Festlegplatte auf dem Lenker 17, jedoch infolge

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der Art der Verbindung zwischen ihnen werden Spannungen infolge des Schweißens nicht auf den Lenker 17 übertragen, um in ihm Spannungsanstiege, Gebiete ir.it Restspannungen oder Spannungskonzentrationen infolge der Befestigung der Achse auszulösen. Trotzdem ist der Achsteil 15 mit dem Lenker 17 starr verbunden, wobei diese starre Verbindung Stabilität und Festigkeit gegen Seitenneigung und Überschlagen,eine richtige Achsausrichtung, eine richtige Bremskraftwirkung und einen Bremskraftwiderstand sowie den Vorteil einer Keilwirkung bietet, wenn die ellipsenförmige Verbindung der Ausnehmungen 61 - 63 verwendet wird. Da auch der Lenker 17 keiner sehr hohen Temperatur ausgesetzt ist, was der Fall wäre, wenn der Achsteil an ihm angeschweißt werden würde, wird seine wärmebehandelte MikroStruktur nicht wesentlich geändert und geschwächt.

Außer den vorstehend beschriebenen Verbindungen zwischen dem Gehäuse 15, dem Bett 31, der Platte 53 und dem Lenker 17 umschließen die U-Bolzen 47 diese Teile und sind durch vier Löcher 67 in den Ecken des Klemmstücks 51 geführt, so daß ein entsprechendes Anziehen der Muttern 4 9 gegen die mit dem flachen Boden 71 des Klemmstücks in Eingriff stehenden Beilagscheiben 69 sie alle zu einer sehr festen und starren Verbindung zusammenschließen. Wenn trotzdem die Oberfläche 73 des Klemmstücks und die Unterfläche 7 5 des Festlegplattenbodens 55 eben wären wie die obere und untere Fläche 65 und 77 des Lenkers 17, dann wurden Linien von Spannungskonzentration während bestimmter Zeitabschnitte wie beim Bremsen, senkrechte Stoßbelastungen ungleichmäßigen Belastungen der Aufhängung

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in den Vorderkanten der Flächen 73 und 75, wo sie mit der Ober- und ünterflache des Lenkers in Berührung kommen, auftreten. Während dieser Zeitabschnitte sind Biege- und Drallkräfte an diesen Kanten konzentriert und erzeugen eine ziemlich starke Spannungskonzentration und einen hohen Verschleiß, da die betreffenden Kräfte auf minimale Flächen einwirken.

Erfindungsgemäß werden diese Spannungskonzentrationen dadurch gemindert, daß die Vordereckenteile 79 der Oberfläche 73 des Klemmstücks 51 und die Vordereckenteile 81 der Unterfläche 75 der Festlegplatte 53 entlastet werden, so daß diese Flächen nicht planparallel oder eben sind. Die entlasteten oder freigesetzten Teile 79 und 81 sind glatt und streben nach vorne und außen von den benachbarten Lenkerflächen hinweg, wobei sie so ausgeformt sind, daß die restlichen ebenen Teile 73a und 75a eine an Fingerabdrücke gemahnende Form besitzen. Die Vorderkanten 83 und 85 der Fingerabdruckflächen sind konvex und leicht parabolisch» Vorzugsweise erstrecken sich die Außenkanten der entlasteten oder freigesetzten Teile von der Front aus etwa zwei Drittel der Länge von Klemmstück und Platte nach hinten und nach innen bis etwa zu den Mittellinien von Klemmstück und Platte. Somit sind die Kanten 83 und 8 5 des Klemmstücks 51 und der Platte 53 sehr viel länger als lediglich die Breite der Lenkerflächen 77 und 65, zu denen sie in Berührung stehen, und die Last wird über eine viel größere Länge als die der geraden Seitenkanten verteilt. Wenn außerdem eine Drehung um diese Kanten aus vorerwähnten Gründen auftritt, kommen die ebenen geneigten und freistehenden Flächen

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79 oder 81 mit den Flächen des Lenkers 17 in Berührung, wodurch sich ein linienmäßiger Kontakt in Eingriffsflächen verwandelt und dadurch sofort und physisch die Belastung herabsetzt und die Konzentration von Spannungen auf eine Linie beseitigt. Damit versucht die Erfindung Last- und Spannungskonzentrationen zu vermindern, die sich aus Querschnittsänderungen der Lenker-Achsverbindungen sowie aus dem Verschleiß hochbeanspruchter Teile ergeben.

Man erkennt, daß die Erfindung eine verbesserte Einrichtung zur Aufhängung einer Achse an einem Fahrzeugchassis bietet und nur verhältnismäßig einfache Änderungen im Aufbau mit sich bringt, die erhebliche Vorteile bei Belastungen bieten, soweit der hochbelastete Längslenker betroffen ist, und auch andere Vorteile und Funktionen bieten. Außer dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind noch weitere möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims

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Fruehauf Corporation D;.-;.,3. V. Lv.ing

·'·■· -ν ί ■-. zz . 38481 Huron River Drive C-- :- ...i... ...\^_Λ 2

Romulus, Mich. 48174 Anwaltsakte M-4867

USA 28» Februar 1979

Kraftfahrzeugachsaufhängung

! PATENTANSPRÜCHE

Kraftfahrzeugachsaufhängung mit einem Längslenker, einer an einen Achsteil angeschweißten Festlegplatte, dadurch gekennzeichnet, daß diese Festlegplatte (53) mit Untermaß auf den Längslenker (17) aufgebracht und mit diesem zusammen im wesentlichen starr ist, ferner dadurch, daß eine Schweißung zwischen dem Lenker (17) und der Platte (53) oder zwischen dem Lenker (17) und dem Achsgehäuse (15) besteht, wodurch der Lenker (17) im wesentlichen frei von Schweißspannungen ist»
2. Achsaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untermaßige Paßsitz durch Wärmeaufschrumpfen der Platte (53) auf den Lenker (17) gebildet wird.

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3. Achsaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenker (57) einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt besitzt und dadurch, daß die Platte (53) einen ü-förmigen Querschnitt besitzt, wobei die U-Schenkel (57) mit den Seiten (59) des Lenkers (17) in Eingriff stehen und an diese Seiten (59) angepaßt sind.
4. Achsaufhängung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten (59) des Lenkers (17) einen Absatz (59) besitzen, welcher von der Platte (53) abgekehrt ist sowie dadurch, daß die Schenkel (57) der Platte (53) sich über und hinter den Absatz (59) erstrecken.
5. Achsaufhängung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten (59) des Lenkers (17) konvex sind und, daß sich die Schenkel (57) über die Mittellinie der Seiten (59) erstrecken.
6. Achsaufhängung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Lenker (17) eine ellipsenförmige Vertiefung (63) und in der Platte (53) ein ellipsenförmiger Vorsprung (61) ausgeformt ist, der in die Vertiefung (63) hineinpaßt.
7. Achsaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenker (17) eine tellerförmige Vertiefung (63) und die Platte (53) einen in die Vertiefung (63) hineinpassenden Vorsprung (61) aufweist.

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8. Achsaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Längslenker (17) ein Vorderende (18) sowie eine Oberfläche (65) besitzt, daß die Platte (53) mit einer an der Oberfläche (65) des Lenkers (17) liegenden Unterfläche (75) ausgestattet ist, ferner dadurch, daß die Ecken (81) des Vorderteils der Unterfläche (75) freigesetzt sind und nicht mit der Oberfläche (65) in Berührung stehen, solange normale Lasten auf die Achsaufhängung einwirken.
9. Achsaufhängung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die freigesetzten vorderen Eckteile (81) der Unterfläche (75) so ausgeformt sind, daß der Restteil (75a) der Unterfläche (75) im wesentlichen die Form eines Daumenabdrucks besitzt.
10. Achsaufhängung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die freigesetzten vorderen Eckteile (81) der Unterfläche (75) glatt sind und von der Oberfläche (65) in vorderer und seitlicher Richtung hinwegstreben.
11. Achsaufhängung am Chassis eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgende Baugruppen besitzt: einen Längslenker (17) mit einer Unterfläche (77), eine Klemmvorrichtung mit einem Klemmstück (51) welches die Achse (9) an den Längslenker (17) anklemmt, das eine Oberfläche (73) aufweist, welche mit der Unterfläche (77) des Längslenkers

(17) in Eingriff steht, ferner dadurch, daß der Längslenker

(17) ein Vorderende (18) aufweist und, daß das Vorderende

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(83) der Oberfläche (73) des Klemmstücks (51) entgegengesetzte Ecken (79) besitzt, die freigesetzt sind und während einer normalen Belastung der Achsaufhängung (13) nicht mit der Unterfläche (77) des Längslenkers (17) in Berührung stehen.
12. Achsaufhängung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die freigesetzten Eckteile (81) der Unterfläche (75) so ausgeformt sind, daß der Restteil (75a) der Unterfläche (75) im wesentlichen die Form eines Daumenabdrucks besitzt.
13. Achsaufhängung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die freigesetzten Eckteile (79,81) glatt sind und von der Unterfläche (75) in Vorwärts- und Seitwärtsrichtung hinwegstreben.
14. Achsaufhängung am Chassis eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß sie die folgenden Baugruppen aufweist: einen Längslenker (17) mit einem Vorderende (18), einer Ober- (65) und einer Unterfläche (77), eine auf der Oberfläche (65) des Längslenkers (17) montierte Festlegplatte (53), Vorrichtungen für eine starre Verbindung (61,63) zwischen Platte (53) und Achse (9,15), ferner ein Klemmstück (51) zur Aufnahme eines U-Bolzens (47), um den Lenker (17) am Gehäuse (15) festzuklemmen, ferner dadurch, daß die Platte (53) eine Unterfläche (75) aufweist, welche mit der Oberfläche (65) des Längslenkers ti 7) in Eingriff steht, und daß das Klemmstück (51) eine Oberfläche

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(73) aufweist, welches mit der Unterflache (77) des Lenkers (17) in Eingriff steht, ferner dadurch, daß die vorderen Eckteile (71,79) von der Unterfläche (75) der Platte (53) und der Oberfläche (73) des Klemrastücks (51) freigesetzt sind und nicht mit dem Lenker (17) in Berührung stehen, solange normale Lasten auf ihn (17) einwirken, schließlich dadurch, daß die freigesetzten Eckteile (81,79) so geformt sind, daß der Restteil (71a,73a) der mit dem Lenker (17) weiterhin in Berührung stehenden Flächen (75,73) im wesentlichen die Form eines Daumenabdrucks besitzt.
15. Achsaufhängung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Festlegplatte (53) auf den Lenker (17) aufgeschrumpft ist sowie dadurch, daß keine Schweißstellen zwischen dem Lenker (17) und der Platte (53) bestehen, und schließlich dadurch, daß die Verbindung Schweißstellen (67) umfaßt, welche die Platte (53) mit der Achse (9,15) verbinden.
16. Längslenker, der eine lange Stange von im wesentlichen rechteckigem Querschnitt und eine eigene Platte von U-förmigem Querschnitt besitzt, die auf die Stange so montiert ist, daß die Schenkel des ü mit den kurzen Seiten der Stange in Eingriff stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (53) mit untermaßigem Paßsitz auf die Stange (17) aufgebracht ist, der durch Wärmeaufschrumpfung der Platte (53) auf die Stange (17) herbeigeführt wird und im wesentlichen mit der Stange (17) starr ist, ferner

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dadurch, daß zwischen Stange (17) und Platte (53) keine Schweißstellen existieren.
17. Längslenker nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (17) eine ellipsenförmige Vertiefung (63) und die Platte (53) einen in die Vertiefung (63) passenden ellipsenförmigen Vorsprung (61) aufweist.
18. Längslenker, der eine lange Stange (17) mit einer im wesentlichen ebenen Längsfläche umfaßt, mit einem rechteckigen, an der Stange befestigten Teil, das eine an der Stange anliegende Fläche besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (75) an einem Ende (85) freigesetzte Ecken (81) aufweist, die nicht mit der Oberfläche (77) in Berührung stehen, ferner dadurch, daß die Fläche (75) eine Fläche (75a) aufweist, die im wesentlichen die Form eines Daumenabdrucks besitzt und mit der Oberfläche (77) in Berührung steht.

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