Die Erfindung betrifft eine angetriebene Fahrzeugstarrachse aus einem Achskörper mit einem Differentialgehäuse, mit min¬ destens zwei auskragenden Federkonsolen und mit äußeren Achs- endstücken in Form von Achszapfen, Radträgern, Fäusten oder Gabeln.

Aus der DE 296 16 257 Ul ist eine luftgefederte Fahrzeug¬ starrachse bekannt, die aus einem Achsrohr und daran ange¬ schweißten Längslenkern besteht. Auf das Achsrohr, das an sei¬ nen beiden Enden jeweils als Achszapfen ausgebildet ist, sind beidseitig Längslenker mit entsprechenden Aufsteckbohrungen aufgeschoben. Entlang der Aufsteckbohrungen sind die Längslen¬ ker mit dem Achsrohr verschweißt. Der Längslenker ist nach hinten über das Achsrohr hinaus verlängert. Sein dortiges freies Ende dient als Auflage einer Luftfeder. U.a. aufgrund der genannten Verlängerung ist der Längslenker ein auf Biegung belastetes Bauteil. Um eine Schwächung des Längslenkers durch die Aufsteckbohrungen zu verringern, muss das Querschnitts- profil des Längslenkers relativ groß ausgelegt werden. Der- artige Versteifungsmaßnahmen tragen nachteilig zur Höhe der ungefederten Masse bei .

Ferner ist aus der EP 0 881 107 Bl eine angetriebene Starr¬ achse bekannt, bei der die Federkonsolen über separate Flan¬ sche am Achskörper durch Verschraubungen befestigt sind. Hier führen große Anlage- und Abstützflächen im Bereich der Monta¬ gefugen zwischen dem Achskörper und den Federkonsolen u.a. durch Materialdopplung zu einer großen ungefederten Masse.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Problemstellung zugrunde, eine angetriebene Fahrzeugstarrachse zu entwickeln, mit der der Fahrkomfort und die Fahrsicherheit bei minimalem Reifen¬ verschleiß erhöht wird. Gleichzeitig soll der Aufbau der Achse eine einfache Anpassung an verschiedene selbstfahrende Fahr¬ zeuge erleichtern.

Diese Problemstellung wird mit den Merkmalen des Hauptanspru¬ ches gelöst. Dazu hat der Achskörper einen Aufbau, bei dem die einzelnen zwischen dem Differentialgehäuse und den jeweiligen äußeren Achsendstücken gelegenen Federkonsolen pro Achshälfte integrale Achskδrperbestandteile sind.

Derartige angetriebene Fahrzeugstarrachsen werden vorwiegend in Nutzfahrzeugen eingesetzt. Die Bauteile dieser Achsen, näm¬ lich das Differentialgehäuse und/oder Antriebsgehäuse, die beiden Federkonsolen und die zwei Achsendstücke werden je nach Fahrzeugleistung, Spurweite und zulässiger Achslast zusammengestellt und in der Regel jeweils stirnseitig miteinander verschweißt. Die einzelne Federkonsole besteht hierbei funktional aus einem Achsrohrabschnitt und einem Kragarm. Der Achsrohrabschnitt stellt die direkte Verbindung zwischen dem Kessel des Different-ialgehauses und dem jeweiligen Achsendstück her. Der Kragarm ist der Träger des Federelements und ggf. des Dämpfers. Auch der Stabilisator kann dort angelenkt sein.

Will man z.B. eine Achse mit einer Spurbreite fertigen, die größer ist als die Standartspurbreite, werden Federkonsolen verwendet, deren Achsrohrabschnitte verlängert sind. Anstelle der längeren Federkonsolen kann bei unveränderter Rahmenbreite und höherer Fahrzeugleistung ein größeres Differentialgehäuse benutzt werden. Auch können bei Fahrzeugen mit niedriger Bo¬ denfreiheit und kleineren Radgrößen einfache Federkonsolen verwendet werden, bei denen die Federauflageflächen gegenüber dem Achskörper eine andere Position einnehmen, obwohl das Dif¬ ferential und die Achsendstücke gestalterisch gegenüber der Standartachse nicht geändert wurden.

Der Achskörper hat trotz der zusätzlichen Funktion als Feder¬ elementträger einen modularen Aufbau, der eine Vielzahl von Achskörpervarianten zulässt.

Durch die Integration der Federkonsolen in den Achskörper kann dieser konstruktiv präziser an das vorhandene Lastkollektiv angepasst werden. U.a. werden die Achsrohrquerschnitte in der Nähe des Differentials zur Vergrößerung des Widerstandsmoments größer gewählt. Ferner werden innerhalb der Federkonsole die Übergangsstellen zwischen dem Achsrohrabschnitt und dem Krag¬ arm derart geformt, dass die dort üblichen Spannungsspitzen im Material weitgehend abgebaut werden. Durch den Wegfall der üb¬ lichen Verbindungselemente zwischen dem herkömmlichen Achsrohr und dem Federsattel wird zudem Bauraum gewonnen.

Durch die Summe dieser Maßnahmen wird bei unveränderter Be¬ lastbarkeit des Achskδrpers zum einen dessen Masse verringert - A -

und zum anderen werden Kosten im Bereich der Fertigung, der Lagerhaltung, der Montage und der Wartung eingespart.

Die Gewichtsreduktion verringert die ungefederte Achsmasse und mindert somit u.a. die Trampelneigung der Starrachse. Letzte¬ res verbessert die Bodenhaftung und somit die Fahrsicherheit. Auch wirkt sich das positiv auf die Standzeit der Reifen aus.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Un¬ teransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung schematisch dargestellter Ausführungsformen:

Figur 1: Achskδrper mit integrierten Federkonsolen in Blech¬ bauweise; Figur 2: Seitenansicht zu Figur 1. Figur 3: wie Figur 1, jedoch in Guss- oder Schmiedebauweise; Figur 4: Seitenansicht zu Figur 3.

Die Figuren 1 bis 4 zeigen beispielhaft zwei verschiedene Achskörper (10, 110, ), die jeweils Teil einer angetriebenen Nutzfahrzeugstarrachse sein können. Hierbei kann diese Achse auch eine Lenkachse sein.

Nach Figur 1 umfasst der dargestellte Achskörper (10) den Kes¬ sel (12) eines Differentialgehäuses (11) , zwei Federkonso¬ len (30) und zwei Achszapfen (61) als äußere Achskörperend¬ stücke (60) .

Der Kessel (12) , z.B. als Blechteil gefertigt, sitzt ggf. zentral in der geometrischen Mitte des Achskörpers (10) . Auf dem Kessel (12) ist ein z.B. geschmiedeter Lagerbock (13) an¬ geordnet. Über diesen Lagerbock (13) stützt sich der Achskδr¬ per (10) über einen nicht dargestellten Dreieckslenker am Fahrzeugrahmen ab. Seitlich hat der Kessel (12) jeweils eine große Öffnung mit z.B. rechteckigem Querschnitt. Die Ecken dieser Querschnitte sind abgerundet. Mindestens 60% der verti¬ kalen Ausdehnung dieser fast ovalen Querschnitte liegt unter¬ halb einer auf der Achsmittellinie (5) liegenden Horizontal¬ ebene (8) . Dadurch hat die auf Zug beanspruchte Zone des Achs- körpers (10) einen größeren Abstand zur neutralen Faser - hier ist dies z.B. die Achsmittellinie (5) - als die entsprechend gegenüberliegende mit Druck belastete Zone.

Die ebenen Stirnflächen dieser Öffnungen bilden eine Fügekon¬ tur (18) .

An das Differentialgehäuse (11) schließen sich beidseitig die Federkonsolen (30) an. Jede Federkonsole (30) besteht hier beispielsweise aus einer unteren und einer oberen aus Stahl¬ blech gefertigten Schale (33, 34), vgl. Figur 2. Beide Scha¬ len (33, 34) sind miteinander verschweißt und umgeben einen Hohlraum (17) . Die einzelne Federkonsole (30) umfasst neben einem direkt zwischen dem Kessel (13) und dem Achsend¬ stück (60) gelegenem Achsrohrabschnitt (31) einen nach vorn ragenden Kragarm (32), der z.B. zumindest annähernd parallel zu einer Vertikalebene verläuft, die in der Fahrzeuglängsachse liegt. Jeder Kragarm (32) hat normal zu seiner Längsausdehnung beispielsweise elliptische bis ovale geschlossene Quer¬ schnitte, die sich vom Achsrohrabschnitt (31) weg verjüngen. Die Verjüngung erfolgt kontinuierlich ohne Querschnitts¬ sprünge, jedoch in der Regel nicht linear. Ggf. ändert sich hierbei auch die Blechwandstärke.

Im Bereich des freien Endes der einzelnen Federkonsole (30) befindet sich jeweils eine Bohrung (42) über die das Feder¬ element befestigt wird. Diese Bohrung (42) liegt im Zentrum der zumindest bereichsweise ebenen Federauflagefläche (41) . Letztere ist bei einem in der Konstruktionsläge stehenden Fahrzeug zumindest annähernd parallel zur Fahrbahnoberfläche orientiert. Im Gegensatz hierzu ist die Mittellinie (19) des Kessels (12) z.B. um 3 Winkelgrade geneigt. Die Mittelli¬ nie (19) steigt in Fahrtrichtung an.

Die Auskraglänge (L) der einzelnen Federkonsole (30) beträgt, gemessen in Fahrzeuglängsrichtung zwischen der auf der Achs- mittellinie (5) gelegenen Vertikalebene (7) und der Mittel¬ linie (43) der Montagebohrung (42) , über die das jeweilige Federelement befestigt ist, mindestens die halbe Länge des minimalen Kesseldurchmessers. Die Höhe der Federauflage¬ fläche (41) liegt in der Regel mindestens 15% des Kesseldurch¬ messers unterhalb der durch die Achskδrperachse (5) vorgege¬ bene Horizontalebene (8) und oberhalb der Unterkante des Kes¬ sels (12) .

Unterhalb des freien Endes der einzelnen Federkonsole (30) ist ein Lagebock (51) in Form einer Schelle zur Anlenkung eines achsführenden unteren Lenkers dargestellt.

Auf den Federauflageflächen (41) der Federkonsolen (30) wird bei der Verwendung eines Schlauchrollbalgs der Abrollkolben befestigt. Wird z.B. ein Mehrfaltenbalg benutzt, sitzt der Balg - wie auch bei der Verwendung einer mechanischen Feder - über einen Teller auf der Federauflagefläche (41) .

Zum Achsendstück (60) hin endet der Achsrohrabschnitt (31) der einzelnen Federkonsole (30) mit einem kreisrohrförmigen Quer¬ schnitt. Dort wird das Achsendstück (60) z.B. durch Reib¬ schweißen befestigt. Die kreisringförmige Fügekontur (48) liegt mit ihrer geometrischen Mitte auf der Achskδrper- achse (5) . Zudem ist sie normal zur Achsmittellinie (5) orien¬ tiert .

Im Ausführungsbeispiel ist das Achsendstück (60) ein regulärer rohrfδrmiger mehrfach gestufter Achszapfen (61) .

Auf jedem Achsrohrabschnitt (31) ist ein Bremsträger¬ flansch (65) z.B. durch Schweißen befestigt. Der einzelne Bremsträgerflansch (65) ist normal zur Achsmittellinie (5) ausgerichtet. Die Bohrungen zur Befestigung der nicht darge¬ stellten Bremsbelagträger und des Bremssattels liegen i.d.R. hinter der durch die Achskörperachse (5) vorgegebenen Vertikalebene (7), vgl. Figur 2. Nach Figur 1 kann die Füge¬ kontur (48) - gestrichelt dargestellt - auch hinter dem Brems- trägerflansch (65) liegen.

Bei der Variante nach den Figuren 1 und 2 bilden alle Achs- kδperteile, einschließlich der Achszapfen (61) einen gemein¬ samen Hohlraum der ggf- partiell - unterhalb der Antriebshalb¬ wellen - getrennt durch Schwallwände einen Vorratsraum für Schmiermittel darstellt. Das Schmiermittel wird hierbei auch von den Kragarmen (32) der Federkonsolen (30) aufgenommen. Dies führt zu einer deutlichen Vergrößerung der Schmiermittel- kühlenden Achskörperoberfläche.

Die Figuren 3 und 4 zeigen einen Achskörper (110) bei dem zu¬ mindest die Federkonsolen (130) als Guss- oder Schmiedeteilen ausgebildet sind. Auch hier besteht die einzelne, einteilige Federkonsole (130) aus einem weitgehend rohrförmigen Achsrohr¬ abschnitt (131) und einem beispielsweise gitterstrukturartigen Kragarm (132) . Innerhalb des Achskörpers (110) können Guss¬ und Schmiedeteile ggf. miteinander kombiniert werden. Wie in der Variante aus den Figuren 1 und 2 liegen auch hier die einzelnen Flächenschwerpunkte der Wandungsquerschnitte des Achsrohrabschnittes (131) unterhalb der Achsmittellinie (5) . Räumlich gehen diese Querschnitte vor dem Bremsträger¬ flansch (65) von einer beispielsweise ovalen Form in eine kreisringförmige Form über. Bei den kreisringförmigen Quer¬ schnitten liegen die Flächenschwerpunkte der Querschnitte auf der Achsmittellinie (5) .

Der einzelne Kragarm (132) der Federkonsole (130) ist als ge¬ bogener I-Träger geformt. Der I-Träger umfasst einen oberen großteils auf Zug belasteten, flachen sichelförmig gebogenen Gurt (136) , einen vergleichbaren, mehr auf Druck belasteten, unteren Gurt (137) und mindestens einen zentralen Steg (138) , der beide Gurte (136, 137) zumindest abschnittsweise verbin¬ det. Der obere Gurt (136) geht nahezu tangential in die nach vorn orientierte Außenfläche des Achsrohrabschnittes (131) über. Der untere Gurt (137) stützt sich z.B. unter 45 Winkel¬ graden an der Unterseite des Achsrohrabschnittes (131) ab. Die Gurte (136, 137) und der Steg (138) wirken zusätzlich als Kühlrippen für den im Achskörperhohlraum vorhandenen Schmier¬ stoff.

An der Stelle, an der der obere (136) und der untere Gurt (137) zusammenstoßen ist ein Lagerbock (151) für die An- lenkung der radführenden Lenker angeformt. Ein weiterer Lager¬ bock (152) befindet sich z.B. auf der Rückseite des Achsrohr¬ abschnittes (131), vgl. Figur 4. Dort wird i.d.R. ein Stabili¬ sator gelagert .

Am freien Ende des jeweiligen Kragarmes (132) ist eine ebene Fläche (141) zur Abstützung eines Federelementes angeformt. Im Bereich des Zentrums dieser Fläche (141) befindet sich wie bei der zuvor beschriebenen Variante eine Bohrung (142) .

Bei asymmetrischen Achskδrpern wird zumindest auf einer Kes¬ selseite zwischen dem Kessel und der Federkonsole ggf. ein Distanzstück, z.B. durch einschweißen, angeordnet. Es ist auch möglich, die Federkonsolen einer Achse zueinander unsymmet¬ risch auszubilden. Sie sind dann z.B. in einer Horizontalebene unterschiedlich stark gekrümmt.

Um die einzelnen vorgefertigten, ggf. fertigbearbeiteten Achs¬ körperteile möglichst verzugsarm zusammenzufügen, werden bei¬ spielsweise Schweiδverfahren wie Laser-, Press- oder Plasma¬ schweißen verwendet. Bezugszeichenliste

Achsmittellinie, Achskörperachse Vertikalebene, auf der (5) liegt Horizontalebene, auf der (5) liegt Fahrtrichtung

110 Achskörper , 111 Differentialgehäuse, Achskörperteil Kessel Lagerbock für Dreieckslenker

Hohlraum Fügekontur Kesselmittellinie

, 130 Federkonsole, Achskörperteil , 131 Achsrohrabschnitt , 132 Kragarm, Federträger ' obere Schale untere Schale Schweißfuge S Gurt, oben 7 Gurt, unten 8 GurtSteg

, 141 Federauflagefläche, Federauflagestelle , 142 Montagebohrung Mittellinie

Hohlraum Fügekontur , 151 Lagerbock 2 Lagerbock Bohrung für Stoßdämpferbefestigung , 160 Achsendstück, Achskörperteil Achszapfen Bremsträgerflansch