EBERT, Jörg (Beller Weg 3, Köln, 50858, DE)
SCHMITZ, Peter (Bahnhofstrasse 8, Altenberge, 48341, DE)
EBERT, Jörg (Beller Weg 3, Köln, 50858, DE)
P A T E N T A N S P R ü C H E
Achsaggregat für ein Nutzfahrzeug, mit einer aus einem ersten Metallwerkstoff gefertigten Achse (2; 102) und mit mindestens einem aus einem zweiten Metallwerkstoff gefertigten Langslenker (8 ; 103, 104 ) , der einen Verbindungsabschnitt (9; 118) mit einer Aufnahme (9a; 112) aufweist, in der die Achse (2; 102) mit einem hohlen Kopplungsabschnitt (4; 110) so sitzt, dass die Achse (2; 102) und der Langslenker (8; 103, 104) drehfest miteinander verbunden sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
- d a s s mindestens eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist: a) der Elastizitätsmodul E L des Metallwerkstoffs, aus dem der Verbindungsabschnitt (9; 118) des Langslenkers (8;103,104) besteht, ist geringer als der Elastizitätsmodul E ä des Metallwerkstoffs des von ihm umgriffenen Kopplungsabschnitts
(4;110) der Achse (2;102); b) die Bruchfestigkeit Rm des Verbindungsabschnittes
(9; 118) des Metallwerkstoffs des Langslenkers (8; 103, 104) ist großer als die Bruchfestigkeit Rm des Metallwerkstoffs des Kopplungsabschnitts (4; 110) der Achse; c) die Streckgrenze R e s oder - sofern der Metallwerkstoff keine ausgeprägte Streckgrenze aufweist - die Dehngrenze R p o,2 des Metallwerkstoffs, aus dem der
Verbindungsabschnitt (9; 118) des Langslenkers (8;103,104) besteht, ist hoher als die Streckgrenze R eS bzw. Dehngrenze R p o, 2 des Metallwerkstoffs des von ihm umgriffenen Kopplungsabschnitts (4; 110) der Achse (2; 102) und
- d a s s der Langslenker (8; 103, 104) in Folge einer Umformoperation mindestens im Bereich seines Verbindungsabschnitts (9; 118) unter einer elastischen Spannung steht, wahrend die Achse (2; 102) durch ein Aufweiten mindestens im Bereich ihres vom Langslenker (8; 103, 104) umgriffenen Kopplungsabschnitts (4; 110) bleibend plastisch verformt ist, so dass der Langslenker (8; 103, 104) und die Achse (2; 102) durch Kraftschluss drehfest miteinander verbunden sind.
2. Achsaggregat nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Langslenker ( 8 ; 103, 104 ) zusatzlich zu der kraftschlussigen Verbindung formschlussig mit dem Kopplungsabschnitt (4; 110) der Achse (2 ; 102 ) verbunden ist, indem ein Formelement (128) der Achse (2 ; 102 ) formschlussig mit einem korrespondierend geformten Formelement (125) des Langslenkers (8; 103, 104) zusammenwirkt .
3. Achsaggregat nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Formelement der Achse (2; 102) ein durch ein Kaltumformen erzeugter, in radialer Richtung nach außen gerichteter Vorsprung (128) und das korrespondierend geformte Formelement des Langslenkers (8 ; 103, 104 ) eine Ausnehmung (125) ist, in die der
Vorsprung der Achse (2; 102) formschlussig greift.
4. Achsaggregat nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Ausnehmung (125) in die Innenumfangsflache des Verbindungsabschnittes (9;118) des Langslenkers
(8;103,104) eingeformt ist.
5. Achsaggregat nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Achse (2; 102) als einstuckiges Hohlprofil ausgebildet ist.
6. Achsaggregat nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Achse (2; 102) einen gegenüber ihrem Kopplungsabschnitt
(4; 110) torsionsweicheren Torsionsabschnitt (6a; 107) aufweist .
7. Achsaggregat nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s zwei Langslenker (8;103,104) vorgesehen sind, die jeweils einen der Endabschnitte der Achse (2; 102) umgreifen, und d a s s der Torsionsabschnitt (6a; 107) zwischen den Endabschnitten (105,106) angeordnet ist.
8. Achsaggregat nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Langslenker (8;103,104) einstuckig hergestellt ist.
9. Achsaggregat nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Langslenker (8;103,104) aus einem Eisengusswerkstoff, insbesondere einem Spharogusswerkstoff , besteht.
10. Achsaggregat nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die mindestens kraftschlussige Verbindung zwischen dem Langslenker (8; 103, 104) und dem von ihm umgriffenen Abschnitt der Achse (2; 102) im Neuzustand derart bemessen ist, dass es im Einsatz des Achsaggregats
(l;101) zu einer im Mikrometerbereich liegenden Relativbewegung zwischen der Achse (2; 102) und dem Langslenker (8; 103, 104) kommt, durch die sich im Fugespalt (131) festsitzender, die Relativbewegung im Weiteren erschwerender Abrieb bildet.
11. Verfahren zum Herstellen eines gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildeten Achsaggregats (l;101) , umfassend folgende Arbeitsschritte:
a) Zurverfugungstellen einer Achse (2;102) , die mindestens einen hohlen und von außen zuganglichen Kopplungsabschnitt (4; 110) aufweist;
b) Zurverfugungstellen eines Langslenkers (8; 103, 104) , der eine Aufnahme (9a; 112) für den Kopplungsabschnitt (4; 110) der Achse (2; 102) aufweist,
- wobei die lichte Weite der Aufnahme (9a; 112) in Relation zu den Außenabmessungen des Kopplungsabschnitts (4; 110) der Achse (2; 102) so bemessen ist, dass der Kopplungsabschnitt (4; 110) der Achse (2; 102) mit Spiel in die Aufnahme (9a; 112) einfuhrbar ist, und mindestens eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist: b.a) der Elastizitätsmodul E L des Metallwerkstoffs, aus dem der Verbindungsabschnitt (9; 118) des Langslenkers (8; 103, 104) besteht, ist geringer als der Elastizitätsmodul E A des Metallwerkstoffs des von ihm umgriffenen Kopplungsabschnitts (4; 110) der Achse (2; 102) ; b.b) die Bruchfestigkeit Rm des
Verbindungsabschnittes (9; 118) des Metallwerkstoffs des Langslenkers (8; 103, 104) ist großer als die Bruchfestigkeit Rm des Metallwerkstoffs des Kopplungsabschnitts (4; 110) der Achse; b.c) die Streckgrenze R e s oder - sofern der Metallwerkstoff keine ausgeprägte Streckgrenze aufweist - die Dehngrenze R p o,2 des Metallwerkstoffs, aus dem der Verbindungsabschnitt (9; 118) des Längslenkers (8; 103, 104) besteht, ist höher als die Streckgrenze R eS bzw. Dehngrenze R p o,2 des Metallwerkstoffs des von ihm umgriffenen Kopplungsabschnitts (4; 110) der Achse (2; 102) ; c) Fügen von Längslenker (8; 103, 104) und Achse (2;102), so dass der Kopplungsabschnitt (4;110) der
Achse (2; 102) in der Aufnahme des Längslenkers (8;103,104) sitzt;
d) Aufweiten des Kopplungsabschnitts (4; 110) der Achse
(2; 102) bis der Fügespalt zwischen der Innenfläche der Aufnahme des Längslenkers (8; 103, 104) und der Außenfläche des Kopplungsabschnitts (4; 110) der Achse (2; 102) geschlossen ist;
e) darauf folgende Fortsetzung der Aufweitung so weit, bis der Verbindungsabschnitt (9; 118) des Längslenkers (8; 103, 104) nach Entlastung elastisch und der Kopplungsabschnitt (4; 110) der Achse
(2; 102) bleibend plastisch verformt sind, so dass der Verbindungsabschnitt (9; 118) unter einer elastischen Spannung steht, durch die eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Längslenker (8;103,104) und der Achse (2;102) bewirkt ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s in die Innenfläche der Aufnahme (9a; 112) des Längslenkers (8; 103, 104) eine Ausnehmung (125) eingeformt ist und d a s s nach dem Fügen (Arbeitsschritt c) ) an dem Kopplungsabschnitt (4; 110) der Achse (2; 102) ein Vorsprung (128) erzeugt wird, der in diese Ausnehmung
(125) greift.
13. Verfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Vorsprung (128) vor dem Aufweiten des Kopplungsabschnitts (4;110) der Achse (2;102) (Arbeitsschritt d) ) erzeugt wird .
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Aufweiten des Kopplungsabschnitts (4; 110) der Achse (2; 102) durch ein Innenhochdruckverf ahren bewirkt wird. |
Achsaggregat für ein Nutzfahrzeug und Verfahren zur Herstellung eines solchen Achsaggregats
Die Erfindung betrifft ein Achsaggregat für eine nicht angetriebene Achse eines Nutzfahrzeugs, mit einer aus einem ersten Metallwerkstoff gefertigten Achse und mit mindestens einem aus einem zweiten Metallwerkstoff gefertigten Langslenker, der einen Verbindungsabschnitt mit einer Aufnahme aufweist, in der die Achse mit einem hohlen Kopplungsabschnitt so sitzt, dass die Achse und der Langslenker drehfest miteinander verbunden sind. Achsaggregate dieser Art werden beispielsweise an Anhangern oder Aufliegern für Lastkraftwagen und Sattelzuge eingesetzt.
Solche auch als "Starrachsen" bezeichnete Achskonstruktionen sind in großer Zahl bekannt. üblicherweise umfassen sie einen Langslenker, der mit seinem einen Ende über ein geeignetes Gelenk schwenkbar mit dem Fahrzeugrahmen verkoppelt und auf der anderen Seite über eine Feder-/Dampfer-Kombination an dem Fahrzeug abgestutzt ist. Auf diese Weise ist eine einfache federnde Lagerung einer Achse ermöglicht, die den beispielsweise bei Anhangern oder Aufliegern von Lastkraftwagen bisher gestellten Anforderungen gerecht wird. Verbessert werden kann das Fahrverhalten von Achsaggregaten der in Rede stehenden Art dadurch, dass die Achse zumindest abschnittsweise torsionsweich
ausgelegt wird, so dass die Bewegungen der die Achse tragenden Langslenker starker voneinander entkoppelt sind .
Wie in der EP 0 830 959 Bl oder der DE 10 2006 009 441 Al zusammengefasst, wird die Verbindung zwischen den Langsienkern und der von ihnen getragenen Achse im Stand der Technik beispielsweise durch Klemmung, Verschraubung oder Verschweißung hergestellt. Die Langslenker werden dabei üblicherweise in Stahlguss hergestellt, wogegen die Achsen als Profile aus einem Stahlwerkstoff gefertigt sind .
Nachteilig an den voranstehend erläuterten bekannten Achskonstruktionen ist, dass bei ihnen in der Regel ein hoher Material- und Fertigungsaufwand erforderlich ist, damit insbesondere ihre Lagerung in den Langsienkern die in der Praxis auftretenden hohen Belastungen mit ausreichender Sicherheit aufnehmen kann.
Ein anderes Achsaggregat der voranstehend angegebenen Art ist aus der EP 0 713 791 Bl bekannt. Bei einer ersten Variante des in dieser Veröffentlichung beschriebenen Achsaggregats wird ein als Aluminium-Hohlprofil ausgebildeter, an seinen Enden verschlossener Langslenker eingesetzt. An dessen einem Ende wird mittels eines auch als "Hydroforming" bezeichneten Umformverfahrens ein Kopfteil ausgebildet, das anschließend mit einer guer zur Langserstreckung des Langstragers ausgerichteten Durchgangsoffnung versehen wird.
Beim "Hydroforming" der in der EP 0 713 791 Bl beschriebenen Art wird das zu verformende hohle Bauteil in eine die angestrebte Form des Bauteils abbildende
Matrize gelegt und anschließend von innen mit einer unter hohem Druck stehenden inkompressiblen Flüssigkeit beaufschlagt. Das Material des Langslenkers beginnt daraufhin zu fließen, bis es an den Innenflachen der Matrize anliegt. So ist es möglich, an vorgefertigten Profilen mit hoher Präzision bestimmte Formelemente auszubilden, die für die weitere Funktion des jeweils herzustellenden Bauteils benotigt werden.
Um die Durchgangsoffnung in das durch Hydroforming erzeugte Kopfteil des Langslenkers herzustellen, wird beim in der EP 0 713 791 Bl beschriebenen Stand der Technik das im dafür vorgesehenen Bereich vorhandene Wandmaterial des Langslenkers mittels eines spanabhebenden Verfahrens entfernt. Die Form des Offnungsquerschnitts weicht dabei von der Kreisform ab. Anschließend wird durch die öffnung des Langstragers eine Achse gesteckt, deren Außenabmessungen an die Form der öffnung des Langstragers so angepasst sind, dass die Achse nach dem Einschieben formschlussig und drehfest in der öffnung des Langstragers sitzt.
Indem das Kopfteil daraufhin mittels eines von außen wirkenden Quetschwerkzeugs zusammengedruckt wird, kann gemäß der EP 0 713 791 Bl der Formschluss zwischen Achse und Langstrager optimiert werden. Demselben Zweck dient es, wenn in der EP 0 713 791 Bl vorgeschlagen wird, die in dem Langslenker sitzende Achse durch Hydroforming aufzuweiten .
Ebenso ist es gemäß der EP 0 713 791 Bl möglich, die drehfeste Verbindung zwischen dem Langstrager und der Achse dadurch zu sichern, dass sie durch Verkleben oder
Verschweißen zusatzlich Stoffschlussig oder durch mechanische Verfahren, wie Durchsetzfugen, zusatzlich kraft- und formschlussig miteinander verbunden werden.
Schließlich können gemäß der EP 0 713 791 Bl mittels Hydroforming die jeweils über den Langstrager frei hinaus ragenden Endabschnitte der Achse jeweils dadurch geformt werden, dass sie zum Anschließen einer Radtragerplatte oder als Aufnahme für ein Gummigelenk einer Federung nutzbar sind.
Die Varianten des in der EP 0 713 791 Bl beschriebenen Standes der Technik, bei denen das Hydroforming zum Einsatz kommt, gehen jeweils von Achsen und Langstragern aus, die als Strangpressprofile aus einem Aluminiumwerkstoff der in der EP 0 713 791 Bl ebenfalls angegebenen Zusammensetzung gefertigt sind. Gemäß einer zusatzlichen Variante des in der EP 0 713 791 Bl beschriebenen Standes der Technik ist es vorgesehen, den Langslenker als Gussteil vorzufertigen, an dem bereits eine von der Kreisform abweichende Aufnahme für die Achse ausgebildet ist. Die entsprechend geformte Achse wird dann in die Aufnahme des Langslenkers gesteckt. über die die von der Kreisform abweichende Querschnittsform von Achse und Langslenkeraufnahme ist dabei eine verdrehsichere Halterung der Achse in der Aufnahme gesichert. Die eigentliche Verbindung zwischen Langslenker und Achse erfolgt gemäß der EP 0 713 791 Bl dann über Kleben, Schweißen oder Schrumpfen.
Der Vorteil der verschiedenen aus der EP 0 713 791 Bl bekannten Gestaltungsvarianten eines Achsaggregates besteht darin, dass es bei ihnen auf relativ einfache
Weise möglich ist, die Achse so zu formen und zu befestigen, dass sie einerseits einen nach Art einer Torsionsfeder verwendbaren, torsionsweichen Mittelabschnitt besitzt, andererseits aber über ihre den Langsienkern jeweils zugeordneten Kopplungsabschnitte sicher in den Langsienkern gehalten ist.
Diesen Vorteilen steht der Nachteil gegenüber, dass trotz der Nutzung moderner Fertigungstechniken, wie dem Hydroforming, die Herstellung des bekannten Aggregats aufwandig ist. Darüber hinaus ist ein gemäß der EP 0 713 791 Bl hergestelltes Achsaggregat nicht geeignet, die im praktischen Einsatz eines Nutzfahrzeugs auftretenden hohen Belastungen mit ausreichender Sicherheit aufzunehmen.
Vor dem Hintergrund des voranstehend erläuterten Standes der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Achsaggregat und ein Verfahren zu seiner Herstellung zu schaffen, das sich kostengünstig herstellen lasst und bei dem auf einfache Weise eine optimal betriebssichere Verbindung zwischen den einzelnen Bauteilen "Langslenker" und "Achse" gewahrleistet ist.
In Bezug auf das Achsaggregat ist diese Aufgabe erfindungsgemaß dadurch gelost worden, dass es gemäß Anspruch 1 ausgebildet ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemaßen Achsaggregats sind in den von Anspruch 1 abhangigen Ansprüchen angegeben.
In Bezug auf das Verfahren besteht die Losung der oben genannten Aufgabe erfindungsgemaß darin, dass bei der Herstellung eines gemäß der Erfindung ausgebildeten
Achsaggregats mindestens die in Anspruch 12 angegebenen Arbeitschritte durchlaufen werden.
Ein erfindungsgemaßes Achsaggregat umfasst in übereinstimmung mit dem eingangs erläuterten Stand der Technik eine aus einem ersten Metallwerkstoff, insbesondere einem Stahlwerkstoff, gefertigte Achse und mindestens einen aus einem zweiten Metallwerkstoff, insbesondere Gusseisen, gefertigten Langslenker.
Der Langslenker eines erfindungsgemaßen Achsaggregats weist einen Verbindungsabschnitt auf, in den eine Aufnahme eingeformt ist. In dieser Aufnahme sitzt die Achse mit einem hohl ausgebildeten Kopplungsabschnitt.
Die in den Verbindungsabschnitt des Langslenkers eingeformte Aufnahme ist dabei so ausgebildet, dass der Verbindungsabschnitt den Kopplungsabschnitt der Achse zumindest so weit umgreift, dass die Achse sicher in der Aufnahme gehalten ist. Ein besonders sicherer Halt kann dabei dadurch gewahrleistet werden, dass die Aufnahme als öffnung ausgebildet ist, in der die Achse sitzt und die den Kopplungsabschnitt vollständig umgibt.
Des Weiteren sind bei einem erfindungsgemaßen Achsaggregat die Achse und der Langslenker mindestens durch Kraftschluss drehfest miteinander verbunden. Erfindungsgemaß sind dazu die Werkstoffe, aus denen der Verbindungsabschnitt des Langslenkers und der Kopplungsabschnitt der Achse hergestellt sind, so aufeinander abgestimmt, dass mindestens eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist:
a) Der Elastizitätsmodul E des Metallwerkstoffs, aus dem der Verbindungsabschnitt des Langslenkers besteht, ist geringer als der Elastizitätsmodul E des Metallwerkstoffs des von ihm umgriffenen Kopplungsabschnitts der Achse.
b) Die Bruchfestigkeit Rm des Metallwerkstoffs des Langslenker-Verbindungsabschnittes ist großer als die Bruchfestigkeit Rm des Metallwerkstoffs des Kopplungsabschnitts der Achse.
c) Die Streckgrenze R e s oder - sofern der betreffende Metallwerkstoff des Verbindungsabschnitt keine ausgeprägte Streckgrenze aufweist - ersatzweise die Dehngrenze R p o, 2 des Metallwerkstoffs, aus dem der Verbindungsabschnitt des Langslenkers geformt ist, ist hoher als die Streckgrenze R eS bzw. Dehngrenze R p o, 2 des Metallwerkstoffs, aus dem der von ihm umgriffene Kopplungsabschnitts der Achse besteht.
Jede der voranstehend genannten Bedingungen a) - c) kann dabei alternativ oder ergänzend, d.h. alleine oder in Kombination mit jeweils mindestens einer anderen dieser Bedingungen a) - c) erfüllt sein. Unter der Streckgrenze R eS wird hier wie üblich diejenige Spannung verstanden, bei der das Fließen des jeweiligen Metallwerkstoffs einsetzt, ohne dass die anliegende Spannung weiter erhöht wird. Bei der Dehngrenze R p o, 2 handelt es sich um diejenige (einachsige) mechanische Spannung, bei der die auf die Anfangslange der Probe bezogene bleibende Dehnung nach Entlastung 0,2 % betragt.
Erst der erfindungsgemaß vorgegebene, mindestens im Bereich ihrer Verbindung bestehende Unterschied der
elastischen Verformbarkeit von Langstrager und Achstrager erlaubt es, Achse und Langslenker eines Achsaggregats alleine durch Kraftschluss so fest miteinander zu verbinden, dass die Verbindung die in der Praxis auftretenden Belastungen mit der notwendigen Sicherheit aufnehmen kann. Indem die Streck- bzw. Dehngrenze des außenliegenden Verbindungsabschnitts des Langstragers großer ist als die Streck- bzw. Dehngrenze des innenliegenden Kopplungsabschnitts der Achse und / oder der Elastizitätsmodul des Metallwerkstoffs, aus dem mindestens der Verbindungsabschnitt des Langslenkers besteht, geringer ist als der Elastizitätsmodul des Metallwerkstoffs, aus dem der von dem Langslenker- Verbindungsabschnitt umgriffene Rohrabschnitt der Achse besteht, und / oder die Bruchfestigkeit Rm des Materials des Langslenker-Verbindungsabschnittes großer ist als die Bruchfestigkeit Rm des von ihm umgriffenen Kopplungsabschnitts der Achse, kann sich der Verbindungsabschnitt nach einer Aufweitung im entlasteten Zustand noch im Bereich seiner elastischen Verformbarkeit befinden, so dass der Verbindungsabschnitt eine federnd elastische Ruckstellkraft auf den von ihm umgriffenen Kopplungsabschnitt der Achse ausübt.
Unter Ausnutzung dieses Zusammenhangs steht bei einem erfindungsgemaßen Achsaggregat der Langslenker in Folge einer Umformoperation mindestens im Bereich seines Verbindungsabschnitts unter einer elastischen Spannung, wahrend die Achse durch ein Aufweiten mindestens im Bereich ihres vom Langslenker umgriffenen Kopplungsabschnitts in einem größeren Maße bleibend plastisch verformt ist.
Bei einem erfindungsgemaßen Achsaggregat ist dementsprechend die Verbindung zwischen dem Langslenker und der Achse in erster Linie dadurch hergestellt, dass die Achse mindestens im Bereich ihres Kopplungsabschnitts bis in den plastischen Bereich bleibend verformt ist, wahrend der den Kopplungsabschnitt umgebende Verbindungsabschnitt des Langslenkers allenfalls teilplastisch verformt ist, also im Verbindungsabschnitt somit also noch eine elastische Ruckstellkraft vorhanden ist, durch die eine Pressung zwischen der Außenflache des Kopplungsabschnitts der Achse und der Innenflache der Aufnahme des Langslenkers entsteht. Im Ergebnis wird so ein Kraftschluss zwischen der Innenperipherie des Verbindungsabschnitts des Langslenkers und dem anliegenden Kopplungsabschnitt der Achse erzeugt, so dass über die erfindungsgemaß hergestellte kraftschlussige Verbindung das im praktischen Einsatz von der Achse eingeleitete Torsionsmoment sicher auf den Langslenker übertragen wird.
Die Herstellung eines erfindungsgemaßen Achsaggregats kann auf besonders einfache Weise erfolgen. Dazu werden zunächst eine Achse, die mindestens einen hohlen und von außen zuganglichen Kopplungsabschnitt aufweist, und ein Langslenker zur Verfugung gestellt, der eine Aufnahme für den Kopplungsabschnitt der Achse aufweist, wobei die lichte Weite der Aufnahme in Relation zu den Außenabmessungen des Kopplungsabschnitts der Achse so bemessen ist, dass der Kopplungsabschnitt der Achse mit Spiel in die Aufnahme einfuhrbar ist. Gleichzeitig sind in der bereits erläuterten erfindungsgemaßen Weise die Eigenschaften der Metallwerkstoffe, aus denen der Verbindungsabschnitt des Langslenkers und der
Kopplungsabschnitt der Achse bestehen, so aufeinander abgestimmt, dass der E-Modul des Verbindungsabschnitts kleiner ist als der E-Modul des Kopplungsabschnitts und / oder die Bruchfestigkeit des Verbindungsabschnitts großer ist als die Bruchfestigkeit des von ihm im gefugten Zustand umgriffenen Kopplungsabschnitts, und / oder die Streckgrenze R e s oder - sofern der Metallwerkstoff keine ausgeprägte Streckgrenze aufweist - die Dehngrenze R P o,2 des Metallwerkstoffs, aus dem der Verbindungsabschnitt des Langslenkers besteht, hoher ist als die Streckgrenze R eS bzw. Dehngrenze R p o, 2 des Metallwerkstoffs des von ihm umgriffenen Kopplungsabschnitts der Achse.
Die so zur Verfugung gestellte Achse wird anschließend mit dem Langslenker so zusammengefugt, so dass der Kopplungsabschnitt der Achse in der Aufnahme des Langslenkers sitzt.
Daraufhin wird der Kopplungsabschnitt der Achse aufgeweitet, bis der Fugespalt zwischen der Innenflache der Aufnahme des Langslenkers und der Außenflache des Kopplungsabschnitts der Achse geschlossen ist. über die Weite des Fugespaltes bzw. das nach dem Fugen zwischen Langslenker und Achse vorhandene Spiel kann dabei der Betrag vorgegeben werden, um den der Kopplungsabschnitt verformt wird, bevor auch der Langslenker aufgeweitet wird. Auf diese Weise lasst sich gewahrleisten, dass die Verformung des Kopplungsabschnitts im Zuge des Aufweitens jeweils so weit fortschreitet, dass der plastische Bereich sicher erreicht wird.
Die Aufweitung des Kopplungsabschnitts der Achse wird dann fortgesetzt, bis der Verbindungsabschnitt des
Langslenkers nach Entlastung elastisch und der Kopplungsabschnitt der Achse bleibend plastisch verformt ist, so dass der Verbindungsabschnitt unter einer elastischen Spannung steht, durch die eine kraftschlussige Verbindung zwischen dem Langslenker und der Achse bewirkt ist.
Eine maximale Ruckstellkraft im Verbindungsabschnitt des Langslenkers ergibt sich, wenn der Verbindungsabschnitt im Zuge der Aufweitung soweit gedehnt wird, dass die im Verbindungsabschnitt herrschenden Spannungen im Bereich seiner jeweiligen Streck- bzw. Dehngrenze liegen. Eine im teilplastischen Bereich liegende Verformung des Verbindungsabschnitts ist so lange akzeptabel, wie gewahrleistet ist, dass eine ausreichende Differenzruckfederung für einen Kraftschluss zwischen Langslenker und Achse verbleibt. Wesentlich ist jeweils, dass die Ruckfederung des Koppelabschnitts der Achse jeweils geringer ist als die Ruckfederung des den Koppelabschnitt umgreifenden Verbindungsabschnitts des Langslenkers .
Die Sicherheit der erfindungsgemaßen Verbindung von Langslenker und Achse kann dadurch weiter gesteigert werden, dass Langslenker und Achse zusatzlich zu der kraftschlussigen Verbindung formschlussig miteinander verbunden sind, indem ein Formelement der Achse formschlussig mit einem korrespondierend geformten Formelement des Langslenkers zusammenwirkt. Bei solchen erfindungsgemaßen Achsaggregaten, bei denen der Langslenker aus einem allenfalls begrenzt kaltverformbaren Material, wie beispielsweise Eisenguss, und mindestens der Kopplungsabschnitt der Achse aus einem
besser verformbaren Werkstoff, wie beispielsweise einem Stahl, besteht, kann dies beispielsweise dadurch bewerkstelligt werden, dass das Formelement der Achse ein in radialer Richtung nach außen gerichteter Vorsprung und das korrespondierend geformte Formelement des Langslenkers eine Ausnehmung ist, in die der Vorsprung der Achse formschlussig greift.
Eine derart gestaltete formschlussige Verbindung kann in der Praxis dadurch erzeugt werden, dass bereits bei der Vorfertigung des Langslenkers in die Innenflache der Aufnahme des Langslenkers eine Ausnehmung eingeformt wird. Nach dem Fugen von Langslenker und Achse wird dann an dem Kopplungsabschnitt der Achse ein Vorsprung erzeugt, der in diese Ausnehmung greift.
Der Vorsprung lasst sich praxisgerecht durch eine nach dem Fugen durchgeführte Kaltumformoperation erzeugen. Dazu kann ein in den hohlen Kopplungsabschnitt stempelartiges Werkzeug verwendet werden, das in den Kopplungsabschnitt eingeführt wird und von dem vom Kopplungsabschnitt umgrenzten Innenraum her in radialer Richtung gegen die Außenwand des Kopplungsabschnitts der Achse wirkt. Die Ausnehmung des Verbindungsabschnitts des Langslenkers dient dabei als Matrize, so dass selbsttätig sichergestellt ist, dass der Vorsprung nach Abschluss des Verformungsvorgangs formschlussig und im Wesentlichen spielfrei in die Ausnehmung greift.
Praktischerweise wird der Vorsprung vor dem Aufweiten des Koppelabschnitts der Achse erzeugt. Beim anschließenden Aufweiten wird dann der Sitz des Vorsprungs in der Aufnahme des Langslenkers zusatzlich optimiert. Abhangig
von der zur Verfugung stehenden Anlagentechnik kann es im Hinblick auf eine Minimierung der Bearbeitungszeiten jedoch auch zweckmäßig sein, die Erzeugung des Vorsprungs und die Aufweitung des Kopplungsabschnitts in einem Zuge durchzufuhren .
Alternativ ist es denkbar, das Aufweiten des Kopplungsabschnitts der Achse so durchzufuhren, dass sich das Material der Achse im Zuge des Aufweitens einschmiegt in die Ausnehmung des Langslenkers und so die formschlussige Sicherungsverbindung gegen Verdrehen sicherstellt .
Die in der Praxis auftretenden Belastungen können von dem Vorsprung beispielsweise dann besonders gut aufgenommen werden, wenn die Ausnehmung des Langslenkers nach Art einer Nut ausgebildet ist, die zweckmaßigerweise achsparallel zur Langsachse der Aufnahme ausgerichtet ist und in die der Vorsprung der Achse nach Art eines Nutsteins greift.
Eine besonders preisgünstige Ausgestaltung des erfindungsgemaßen Achsaggregats ist dadurch gekennzeichnet, dass die Achse als einstuckiges Hohlprofil, insbesondere als Achsrohr, ausgebildet ist. In ein solches Hohlprofil lasst sich beispielsweise ebenfalls durch eine Kaltumformung oder eine mechanische, spanabhebende Bearbeitung ein Torsionsabschnitt erzeugen, der torsionsweicher als der Kopplungsabschnitt der Achse ist. Ist bei einem erfindungsgemaßen Achsaggregat die Achse von zwei jeweils einem ihrer Endabschnitte zugeordneten Langsienkern getragen, so kann der Torsionsabschnitt wie beim Stand der Technik zwischen den
Endabschnitten der Achse angeordnet sein. Aufgrund der torsionsweichen Auslegung der bei einem erfindungsgemaßen Achsaggregat zum Einsatz kommenden Achse ist es möglich, zum Abfedern und Dampfen der im praktischen Einsatz auftretenden Relativbewegungen der Langslenker zum Chassis Bauelemente zu verwenden, deren Baugroße gegenüber den bei konventionellen Achskonstruktionen erforderlichen Bauteilen dieser Art deutlich vermindert ist.
Bei einem erfindungsgemaßen Achsaggregat müssen im Bereich der Verbindung zwischen Langslenker und Achse keine zusatzlichen Bauelemente, wie Spannbugel, Verschraubungen oder Vergleichbares angeordnet werden. Schon dies fuhrt zu einer betrachtlichen Verminderung des für ein erfindungsgemaßes Achsaggregat benotigten Bauraums. Darüber hinaus müssen beim erfindungsgemaßen Achsaggregat keine Schweißarbeiten an der Achse oder dem Langslenker durchgeführt werden, die den Langslenker oder die Achse schwachen konnten. Vielmehr wird dadurch, dass die für die Verbindung von Achse und Langslenker benotigten Kräfte über die relativ großen Kontaktflachen zwischen diesen beiden Bauteilen übertragen werden, gunstige Pressungsverhaltnisse erreicht. Dies alles erlaubt es, die Wandstarken im Bereich des Verbindungsabschnitts des Langslenkers und die Wandstarke des Achsrohrs insgesamt zu minimieren. Im Ergebnis nimmt ein erfindungsgemaßes Achsaggregat somit insbesondere in Schwenkrichtung des Langslenkers nur einen sehr geringen Raum ein. Dies erlaubt es beispielsweise, den unter dem jeweiligen Fahrzeug vorhandenen Freiraum zu Gunsten des nutzbaren Laderaums des jeweiligen Transportfahrzeugs zu reduzieren .
Praktische Versuche haben gezeigt, dass sich im Fall, dass mindestens der Kopplungsabschnitt der Achse aus einem konventionellen Stahlwerkstoff, wie beispielsweise einem konventionellen Baustahl, wie einer in der EN-10025 normierten Stahlsorte, gefertigt ist, wahrend der Langslenker aus Eisenguss, insbesondere Spharoguss (Eisenguss mit Kugelgrafit, "GJS") besteht, ein ausreichendes Lastaufnahmevermogen der Achse und des Langslenkers bereits bei einer Wandstarke des Achsrohrs von weniger als 12 mm, insbesondere 8 mm, gewahrleistet ist.
Besonders kostengünstig lasst sich ein erfindungsgemaßes Achsaggregat herstellen, wenn, wie bereits erwähnt, der Langslenker aus einem Gussmetallwerkstoff hergestellt ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Langslenker einstuckig ausgebildet ist. Für die kostengünstige gießtechnische Herstellung eignet sich dabei insbesondere ein Eisengusswerkstoff, wobei besonders gute Eigenschaftskombinationen bei Verwendung von Spharoguss erzielt werden.
Zur Unterstützung des Kraftschlusses zwischen dem Verbindungsabschnitt des Langslenkers und dem Kopplungsabschnitt der Achse können an mindestens einer der einander zugeordneten Flache von Langslenker und Achse reibungserhohende Strukturen vorgesehen sein. Diese können so ausgebildet sein, dass über die reibungserhohenden Strukturen zusatzlich zum Kraftschluss auch ein Formschluss zwischen Langslenker und Achse hergestellt ist.
An dem bei einem erfindungsgemaßen Achsaggregat vorgesehenen Langslenker kann mindestens eine Konsole zum Ankoppeln eines Funktionselements, wie eines Luftfederbalgs, eines Stoßdampfers, eines Bauteils einer Bremsanlage oder eines Bauteils einer Achsliftanlage, ausgebildet sein.
Eine weitere zu einer überraschenden Steigerung der Festigkeit der Verbindung zwischen der Achse und dem Langslenker fuhrende Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, das die mindestens kraftschlussige Verbindung zwischen dem Langslenker und dem von ihm umgriffenen Abschnitt der Achse im Neuzustand derart bemessen ist, dass es im Einsatz des Achsaggregats zu einer im Mikrometerbereich liegenden Relativbewegung zwischen der Achse und dem Langslenker kommt, durch die sich im Fugespalt festsitzender, die Relativbewegung im Weiteren erschwerender Abrieb bildet. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung wird die kraftschlussige Verbindung zwischen dem Langslenker und der Achse gezielt so ausgelegt, dass es ausgehend vom Neuzustand der Verbindung in Folge von Mikrobewegungen zu so genannter "Fretting Corrosion" (Passungsrost) kommt. Durch diese Form der Korrosion bilden sich im Fugespalt metallischer Abrieb und Oxide. Diese Partikel setzen den Fugespalt mit zunehmender Gebrauchsdauer immer weiter zu mit der Folge, dass die Verbindung zwischen dem Langslenker und der Achse immer fester wird.
Für das Aufweiten des Kopplungsabschnitts der Achse eignet sich insbesondere das Innenhochdruckumformen . Das Aufweiten von zylindrischen Korpern mit Hilfe eines über Flüssigkeiten aufgebrachten Innendrucks ist an sich
bekannt. Beispielsweise können auf Hohlwellen Funktionselemente durch Innendruckumformung befestigt werden (vgl. DE 10 2005 007 143 Al) .
Im Fall, dass der Langslenker gießtechnisch, insbesondere aus Eisenguss als ein Stuck hergestellt ist, und das erfindungsgemaße Achsaggregat neben dem Langslenker zusatzlich eine Luftfeder aufweist, die einen Rollbalg mit einer Abrollfalte und einen vom Rollbalg getragenen Abrollkolben umfasst, der unter Abrollen der Abrollfalte in einer Hubbewegung über einen begrenzten Hubweg in den Rollbalg hinein und aus ihm heraus bewegbar ist, wobei der Abrollkolben an seiner freien, aus dem Rollbalg herausweisenden Stirnseite einen Steckkorper tragt, über den er auf einem Tragarm des Langslenkers im normalen Fahrbetrieb abgestutzt ist, besteht eine weitere für die Praxis besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung darin, dass der Langslenker einen Lenkerarm, der ein Lager zum schwenkbaren Lagern des Langslenkers am Rahmen des Fahrzeugs, eine Aufnahme für eine Achse des Fahrzeugs sowie einen Tragarm aufweist, in den eine korrespondierend zum Steckkorper des Abrollkolbens geformte Ausnehmung eingeformt ist, in der der Steckkorper des Abrollkolbens in normaler Fahrstellung des Langslenkers so sitzt, dass die Ausnehmung den Steckkorper in einer quer zur Richtung seiner Hubbewegung ausgerichteten Richtung festlegt, wahrend er in Richtung des Rollbalgs frei beweglich ist. Bei dieser Ausgestaltung eines erfindungsgemaßen Achsaggregats sind somit nicht nur die in diesem Fall für die Funktion des Langslenkers selbst erforderlichen Formelemente, wie Lenkerarm, Tragarm und Achsaufnahme integriert, sondern erfindungsgemaß auch eine Aufnahme, über die eine
formschlussige Verbindung zwischen dem Abrollkolben der Luftfederung und dem Langslenker wahrend des normalen Fahrbetriebes besteht. Diese Verbindung ist dabei so ausgelegt, dass sich der Abrollkolben selbsttätig vom Langslenker trennt, wenn der Langslenker bei vollständiger Entlastung der jeweiligen Fahrzeugachse über eine maximale Absenkstellung des Abrollkolbens hinaus verschwenkt wird. Auf diese Weise können bei minimaler Bauteilezahl und dementsprechend minimiertem Herstellungsaufwand die Vorteile des aus der DE 42 03 372 Cl grundsatzliche bekannten Prinzips einer Verkopplung von Luftfeder und Langslenker genutzt werden, ohne dass dazu das nutzbare Volumen der Luftfeder eingeschränkt oder zusatzlich Bauelemente, wie ein am Tragerarm des Langslenkers zu befestigender Zentrierkegel oder Vergleichbares, erforderlich sind.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung naher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
Fig. 1 ein Achsaggregat in einer perspektivischen Ansicht;
Fig. 2 einen Ausschnitt des Achsaggregats in einer horizontal langsgeschnittenen Ansicht;
Fig. 3 den Ausschnitt gemäß Fig. 1 in ungeschnittener Draufsicht;
Fig. 4a-4c eine Darstellung der bei der Herstellung des in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Achsaggregats absolvierten Arbeitsschritte;
Fig. 5 ein Achsaggregat für einen Auflieger eines Sattelzuges in perspektivischer Ansicht;
Fig. 6 einen Ausschnitt des Achsaggregats in einer vertikal langsgeschnittenen Ansicht;
Fig. 7 einen bei dem Achsaggregat eingesetzten Langslenker in einer horizontal langsgeschnittenen Ansicht;
Fig. 8a-8d das Achsaggregat wahrend verschiedener Stufen seiner Herstellung in einer Fig. 5 entsprechenden ausschnittsweisen SchnittdarStellung .
Das in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Achsaggregat 1 und das in den Figuren 5 bis 8d dargestellte Achsaggregat 101 sind jeweils Teil einer nichtangetriebenen Achse eines hier nicht gezeigten Aufliegers für einen ebenfalls nicht dargestellten Sattelzug.
Das Achsaggregat 1 umfasst dabei eine als Achsprofilelement ausgebildete Achse 2, die rohrformig ausgebildet sein kann. An den Enden der Achse 2 ist jeweils ein Langslenker 8 angebracht.
Die Achse 2 ist aus einem hohlen Stahlblechprofil hergestellt und endet in zwei endseitigen Kopplungsabschnitten 4, von denen einer in Fig. 2 dargestellt ist. Die endseitigen Kopplungsabschnitte 4 weisen die Form eines Hohlprofils 5 auf, welches zu seinem freien Ende hin offen ist.
Die von einer Seite des Fahrzeugs zur anderen reichende Achse 2 ist in ihrem Mittelbereich abweichend vom Kopplungsabschnitt 4 im Querschnitt etwa quadratisch geformt und mit eingedruckten Nutverformungen 6 versehen, so dass ein Torsionsabschnitt 6a gebildet ist, in dem das jeweilige Torsionswiderstandsmoment kleiner ist als in den Kopplungsabschnitten 4 der Achse 2. Diese Formgebung der Achse 2 erlaubt demnach eine auf Torsion der Achse 2 beruhende Drehfederung der endseitig verbundenen Elemente .
Die Achse 2 tragt an ihrem zylindrisch ausgebildeten endseitigen Kopplungsabschnitt 4 je einen Langslenker 8, von denen einer in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist. In der geschnittenen Darstellung gemäß Fig. 2 ist zu erkennen, dass der Langslenker 8 einen nach Art einer Hülse ausgebildeten, eine Aufnahme 9a umgebenden Verbindungsabschnitt 9 mit einem daran befestigten, in Radialrichtung abstehenden Lenkerarm 10 umfasst.
Der Langslenker 8 mit seinen bereits beschriebenen und noch zu beschreibenden Formteilen ist als einstuckiges Gussteil im Spharogussverfahren hergestellt, wobei als Gusswerkstoff vorzugsweise GJS 600 verwendet wird. Auch andere Stahl- oder Eisengusssorten können im Bereich der Fugung verwendet werden.
Der Lenkerarm 10 endet an seinem freien Ende in einer Muffe 11, die mit einer Querwelle in einem Abstutzbock (nicht dargestellt) drehbeweglich zu haltern ist. Zwei mit Bohrungen versehene Halter 12 dienen der Halterung eines Stoßdampfers (nicht dargestellt) . Weiterhin ist an dem Langslenker 8 ein Tragteller 13 vorhanden, der zur
Auflage eines Luftfederbalgs 16 dient. Ferner ist ein Bremstrager 17 einstuckig mit dem Gussteil hergestellt. Der Bremstrager 17 enthalt Offnungen 19 zur Aufnahme der Gleitelemente einer Schwimmsattelscheibenbremse (nicht gezeigt) .
Mit dem Langslenker 8 ist außerdem über einen Schraubkranz 14 ein separat vorgefertigter Achsstummel 15 verbunden, auf den in konventioneller Weise über eine Lagerung ein Rad (nicht gezeigt) rotierbar montiert werden kann.
Der Verbindungsabschnitt 9 hat eine Aufnahme mit einer Innenflache 18, die eine Kreiszylinderflache bildet. In der Aufnahme 9a ist der jeweils zugeordnete endseitige Kopplungsabschnitt 4 der Achse 2 drehfest eingefugt. Hierzu ist ein druckbegrenztes Innenhochdruckfugen als Fugeverfahren angewendet worden.
Die drei wesentlichen Phasen (Ausgangszustand, Fugeprozess, Endzustand) des Innenhochdruckfugens sind in den Figuren 4a - 4c dargestellt.
Der Innendurchmesser der Aufnahme 9a des Langslenkers 9 ist im unverformten Zustand etwas großer als der Außendurchmesser des zugeordneten endseitigen Kopplungsabschnitts 4 der Achse 2. Die Differenz F zwischen dem größeren Innendurchmesser der Aufnahme 9a und dem kleineren Außendurchmesser des
Kopplungsabschnitts 4 wird als "Fugespiel" bezeichnet. Der Kopplungsabschnitt 4 kann zunächst noch anders geformt sein als eine Zylinderflache, wobei allerdings sichergestellt sein muss, dass sich bei einem Aufweiten ein zylindrischer Korper ergibt.
Mit einer Aufweitlanze 20, wie sie an sich für das Innenhochdruckfugen bekannt ist, wird ein bestimmter Abschnitt 21 des Kopplungsabschnitts 4 verformt. In diesem Abschnitt 21 ist die Aufweitlanze 20 mit zwei Dichtungen 22 ausgestattet, die einen abgedichteten Bereich bilden. In den abgedichteten Bereich wird unter hohem Druck (1000 bis 2000 bar) eine Hydraulikflussigkeit eingedruckt. Dabei verformt sich im Fugeprozess (Fig. 4b) der jeweilige Kopplungsabschnitt 4 der Achse 2 und druckt gegen die Innenperipherie der Aufnahme 9a des Verbindungsabschnitts 9, der sich dabei ebenfalls verformt und aufweitet.
Dabei ist vorausgesetzt, dass das Material, aus der jeweils der Verbindungsabschnitt 9 des Langslenkers 8 und die Achse 2 gebildet sind, bestimmte Ruckfederungspotentiale aufweisen. Sobald die Druckflussigkeit abgelassen wird, das heißt, der Druck nachlasst, verringert der Verbindungsabschnitt 9 seinen Durchmesser aufgrund der ihm verbliebenden Flexibilität, da seine Dehnung unterhalb des durch die Elastizitätsgrenze σ E gegebenen Grenzwertes verblieben ist. Dabei druckt der Verbindungsabschnitt 9 auf das Material des Kopplungsabschnitts 4 der Achse 2. Hierbei wird von der maximalen Aufweitung bis zu der bleibenden Aufweitung (Fig. 4b - Fig. 4c) eine geringe Ruckformung erzeugt. Dabei bleibt der Kopplungsabschnitt 4 fest mit der Innenseite des Verbindungsabschnitts 9 des Langslenkers in Verbindung und bildet eine drehfeste Fugung. Zusatzlich kann die Innenseite der Aufnahme 9a noch mit Kontakt erhöhenden Strukturen oder aber so geformt sein, dass die Innenflache 18 des Verbindungsabschnitts eine Kreiszylinderflache bildet und
eine Aussparung aufweist, in die sich Material des Kopplungsabschnitts 4 nach dem Aufweiten lokal einschmiegt und eine formschlussige Sicherung gegen Verdrehen sicherstellt.
In den Figuren 4a - 4c ist mit "mA" die maximale Aufweitung, mit "P F " der Flussigkeitsdruck und mit "bA" die nach der voranstehend beschriebenen Innenhochdruckverformung verbleibende Aufweitung angedeutet .
In den Figuren 5 bis 7 ist eine alternative Variante eines erfindungsgemaßen Achsaggregats 101 dargestellt. Auch das Achsaggregat 101 umfasst eine Achse 102 und zwei Langslenker 103,104.
Die Achse 102 ist aus einem ursprunglich zylindrischen, aus Stahl, beispielsweise einem S355-Stahl bestehenden Rohrprofil mit einer Wandstarke von 8 mm hergestellt. Sie weist einen mittig zwischen ihren Endabschnitten 105,106 angeordneten Torsionsabschnitt 107 auf, dessen Lange etwa die Hälfte der Gesamtlange der Achse 102 einnimmt. Zur Herstellung dieses Torsionsabschnitts 107 ist das Rohrprofil in einer hier nicht dargestellten Presse zunächst so umgeformt worden, dass es im Bereich des Torsionsabschnitts einen rechtwinkligen, annähernd quadratischen Querschnitt aufwies, wahrend die Endabschnitte unverändert zylindrisch geblieben sind. Anschließend ist in zwei gegenüberliegende Langswande des Torsionsabschnitts 107 jeweils eine Nut 108,109 eingedruckt worden. Die Tiefe der Nuten 108,109 ist dabei jeweils so gewählt worden, dass die den Grund der Nuten 108,109 bildenden Blechabschnitte eng benachbart
zueinander achsparallel zur Langsachse L des Torsionsabschnitts 107 verlaufen. Auf diese Weise besitzt die Achse 102 in ihrem Torsionsabschnitt 107 ein niedrigeres Torsionswiderstandsmoment als ihre Endabschnitte 105,106. Die Achse 102 kann auf diese Weise nach Art einer Drehstabfeder zwischen den Langsienkern 103,104 wirken.
An den Endabschnitten 105,106 der Achse 102 ist jeweils ein zylindrischer Kopplungsabschnitt 110 vorgesehen, mit dem die Achse 2 in der Aufnahme 112 des jeweils zugeordneten Langslenkers 103,104 so sitzt, dass der jeweilige Endabschnitt 105,106 mit seiner Stirnseite seitlich frei über den zugeordneten Langslenker 103,104 hinaussteht. An die Stirnseite der Endabschnitte 105,106 ist jeweils ein Achsstummel 114,115 angeschweißt, der einen Lagerzapfen 116 zum Lagern eines Rades (nicht gezeigt) sowie einen Bremstrager 117 aufweist, an dem eine nicht gezeigte Bremse befestigt werden kann.
Die Langslenker 103,104 sind spiegelsymmetrisch zueinander als jeweils einstockige Gussteile aus einem Spharogusswerkstoff (Gusseisen mit Kugelgraphit, GJS) hergestellt .
Der Stahlwerkstoff, aus dem die Achse 102 gefertigt ist, und der Eisengusswerkstoff, aus dem die Langslenker 103,104 gegossen sind, sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass der Elastizitätsmodul E L des Gusswerkstoffs, aus dem die Langslenker 103,104 gegossen sind, geringer ist als der Elastizitätsmodul E A des Stahls, aus der die Achse 102 mit ihren jeweils umgriffenen Kopplungsabschnitten 110 besteht, (E L < E ä ) ,
alternativ oder ergänzend die Bruchfestigkeit Rm L des Gussmaterials der Langslenker 103,104 großer ist als die Bruchfestigkeit Rm A des Stahls der Achse 102 (Rm L > Rm A ) sowie ebenfalls alternativ oder ergänzend die Streckgrenze R eS L des Eisengusswerkstoffs der Langslenker 103,104 hoher ist als die Streckgrenze R e s A des Stahls der Achse 102 (R 6 S_L > Resjü •
Ihre jeweilige Aufnahme 112 ist als Durchgangsoffnung in einen hulsenartigen Verbindungsabschnitt 118 des jeweiligen Langslenkers 103,104 so eingeformt, dass sie vollständig von Material des jeweiligen Verbindungsabschnitts 118 umgeben ist.
Im unverformten Zustand weisen die Kopplungsabschnitte 110 der Achse 102 einen Außendurchmesser auf, der kleiner ist als der Innendurchmesser der ihnen zugeordneten Aufnahme 112.
An den Verbindungsabschnitt 118 der Langslenker 103,104 ist jeweils ein quer zur Langsachse der jeweiligen Aufnahme 112 sich erstreckender Lenkerarm 119 angeschlossen, in dessen freien Endabschnitt ein Lagerauge 120 eingeformt ist. über ihr Lagerauge 120 sind die Langslenker 103,104 in einer nicht gezeigten Lagerung an jeweils einem der Langstrager des hier ebenfalls nicht dargestellten Aufliegers um eine achsparallel zur Achse 102 ausgerichtete Schwenkachse S verschwenkbar gelagert.
In einem Ubergangsbereich zum Verbindungsabschnitt 118 ist am Lenkerarm 119 zusatzlich eine Konsole 121 ausgebildet, in die ein Lagerauge 122 zum gelenkigen Anschluss eines hier nicht dargestellten Stoßdampfers eingeformt ist.
Gegenüberliegend zum Lenkerarm 119 ist an den Verbindungsabschnitt 118 ein Tragarm 123 angeformt, der ebenfalls quer zur Langsachse der jeweiligen Aufnahme 112 ausgerichtet ist. An seinem freien Ende weist der Tragarm 122 eine Konsole 124 zum Abstutzen eines nicht gezeigten Luftbalgs einer Luftfederung auf.
In die Innenflache der jeweiligen Aufnahme 112 der Langslenker 103,104 ist jeweils eine längliche, nutartige Ausnehmung 125 eingeformt, die achsparallel zur Langsachse der Aufnahme 112 ausgerichtet ist. Die Ausnehmung 125 ist dabei in Bezug auf den Lenkerarm 119, den Tragarm 123 und den Verbindungsabschnitt 118 des jeweiligen Langslenkers 103,104 so ausgerichtet, dass die neutrale Faser der in der Praxis typischerweise auftretenden Biegespannungen durch sie verlauft.
Zum Herstellen des Achsaggregates 101 wird zunächst der Endabschnitt 105 in die Aufnahme 112 des ersten Langslenkers 103 eingeschoben, bis sein Kopplungsabschnitt 110 mit Spiel in der Aufnahme 112 sitzt (Fig. 8a) .
Anschließend wird von seiner offenen Stirnseite her ein Umformwerkzeug 126 in den vom Endabschnitt 105 umschlossenen Raum gefuhrt. Das Umformwerkzeug 126 weist einen mittels eines hydraulischen Antriebs in radialer Richtung verstellbaren Stempel 127 auf, der bei in Arbeitsposition befindlichem Umformwerkzeug 126 gegenüberliegend zur Ausnehmung 125 des Langslenkers 103 ausgerichtet ist (Fig. 8b) .
Sobald das Umformwerkzeug 127 positioniert ist, wird der Stempel 127 in radialer Richtung mit hohem Druck gegen
die Innenflache des Endabschnitts 105 bewegt. Das in dem von ihm beaufschlagten Bereich vorhandene Stahlmaterial des Kopplungsabschnitts 110 fließt dabei in die Ausnehmung 125, bis diese weitestgehend vollständig gefüllt ist (Fig. 8c) .
Auf diese Weise wird am Kopplungsabschnitt 110 der Achse ein Vorsprung 128 gebildet, der formschlussig in die korrespondierend geformte Ausnehmung 125 des Verbindungsabschnitts 118 des Langslenkers 103 eingeformt ist. Die so geschaffene formschlussige Verbindung zwischen Achse 102 und Langslenker 103 dient als Sicherung für den Fall, dass die im Folgenden zu erzeugende kraftschlussige Verbindung dieser beiden Bauteile den in der Praxis auftretenden Belastungen nicht standhalten sollte.
Nachdem der Vorsprung 128 erzeugt ist, wird das Umformwerkzeug 126 aus dem Endabschnitt 105 herausgezogen und in den Endabschnitt 105 eine Vorrichtung 129 zum Innenhochdruckumformen eingeführt. Die Vorrichtung 129 weist in an sich bekannter Weise ein zylindrisches, mit radial ausgerichteten Austritten für ein Druckfluid versehenes Gehäuse auf, um das eine aus einem flexiblen Dichtmaterial bestehende Manschette gelegt ist. Bei Druckbeaufschlagung legt sich die Manschette an die Innenflache des Kopplungsabschnitts 110 an und stellt so sicher, dass das mit hohem Druck anstehende Druckfluid nicht in die Umgebung gelangt. Um eine Beschädigung der Manschette zu verhindern, kann die im Bereich des Vorsprungs 128 auf der Innenflache des Kopplungsabschnitts 110 gegebenenfalls vorhandene
Vertiefung mit einem inkompressiblen Formstoff 130 gefüllt sein.
Durch die von der Vorrichtung 129 ausgeführte Druckbeaufschlagung wird der Kopplungsabschnitt 110 in radialer Richtung aufgeweitet, bis seine Außenflache dicht an der Innenflache der Aufnahme 112 anliegt. Das zwischen der Innenflache der Aufnahme 112 und der Außenflache des Kopplungsabschnitts 110 im gefugten Zustand (Fig. 8a) bestehende Spiel S ist dabei so bemessen, dass die im Kopplungsabschnitt 110 mit Erreichen der Innenflache der Aufnahme 112 vorhandenen Spannungen mindestens im Bereich der Streckgrenze R eS des Stahls liegen, aus dem die Achse 102 gefertigt ist. Dementsprechend befindet sich der Kopplungsabschnitt 110 der Achse 102 mindestens am Anfang seiner plastischen Verformung .
Bei fortgesetzter Druckbeaufschlagung wird nun auch der den Kopplungsabschnitt 110 vollständig umgreifende Verbindungsabschnitt 118 des Langslenkers 103 aufgeweitet .
Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis in dem Verbindungsabschnitt 118 nach Entlastung Spannungen vorhanden sind, die zwar unterhalb der Dehngrenze R p o,2 des Gusswerkstoffs liegen, aus dem der Langslenker 103 gegossen ist, die jedoch so hoch sind, dass der dementsprechend nur elastisch verformte Verbindungsabschnitt 118 auf den plastisch verformten Kopplungsabschnitt 110 nach Entlastung eine Pressung ausübt, die ausreicht, um eine dauerhaft verdrehsichere
kraftschlussige Verbindung zwischen dem Langslenker 103 und der Achse 102 zu gewahrleisten (Fig. 8d) .
Nachdem auch die Vorrichtung 129 aus dem Endabschnitt 105 herausgezogen ist, kann der Achsstummel 114 an die Stirnseite des Endabschnitts 105 angeschweißt werden.
Die im Zuge des voranstehend beschriebenen Aufweitens hergestellte kraftschlussige Verbindung ist so bemessen, dass es im Neuzustand noch zu im Mikrometerbereich liegenden Relativbewegungen zwischen Langslenker 103 und Achse 102 kommen kann. Diese verursachen im Fugespalt 131 Abrieb und Oxidationsprodukte, die mit fortschreitender Gebrauchsdauer den Fugespalt 131 immer starker zusetzen. Auf diese Weise verfestigt sich die kraftschlussige Verbindung zwischen dem Langslenker 103 und der Achse 102 immer mehr.
Der zweite Langslenker 104 wird anschließend in entsprechender Weise mit der Achse 102 verbunden.