DE2425740C3

DE2425740C3 - Hinterachse für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2425740C3
Application number: DE19742425740
Authority: DE
Inventors: Kurt 3180 Wolfsburg Schwenk
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1974-05-28
Filing date: 1974-05-28
Publication date: 1980-10-16
Also published as: DE2425740A1; DE2425740B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hinterachse für Kraftfahrzeuge mit starren, d. h. biege- und torsionssteifen t.ängslenkern und einer die Längslenker miteinander verbindenden biegesteifen, aber torsionsweichen, aus einem Winkelprofil bestehenden Querstrebc, welche mit den beiden Längslenkern durch Schweißen winkelsteif verbunden ist.

Eine derartige Hinterachse ist durch die DE-OS 20 119 bekannt. Die Längslenker dieser bekannten Hinterachse sind aus Rohrmaterial hergestellt und unter Zuhilfenahme je eines Knotenblechs seitlich an der Querstrebe angeschweißt. Die Querstrebe ist so bemessen, daß die an ihr maximal angreifenden Biegemomente, welche einerseits durch die auf das Rad einwirkenden Vertikalkräfte und andererseits durch die einwirkenden Seitenkräfte hervorgerufen werden, etwa gleich große Biegespannungen in der Querstrebe verursachen, so daß der Querschnitt der Querstrebe für die Festigkeit etwa gleichmäßig ausgenutzt wird. Damit ist eine besonders günstige Materialausnutzung gewährleistet Insbesondere ist die Querstrebe so ausgebildet, daß der Querschnitt eine mit ihrem Steg in Fahrtrichtung weisende T-Form besitzt. Die bekannte Hinterachse stellt eine sehr leichte Konstruktion dar, bei Jer die Fahrzeugräder unabhängig voneinander ein- und ausfedern können und bei der auf einen besonderen Stabilisator in der Rege! verzichtet werden kann, weil die Querstrebe bereits eine Stabilisatorwirkung ausübt.

ίο Vorteilhaft bei dieser bekannten Hinterachse ist darüber hinaus, daß die Seitenführungskräfte nicht durch gesonderte Elemente abgefangen werden müssen, weil die Längslenker winkelfest an der Querstrebe angeschlossen sind.

Es gehört zu den schwierigen Aufgaben in der Technik, biegesteife, aber torsionsweiche Profile entweder miteinander oder mit steifen Profilen zu verbinden, ohne daß an den entstandenen Knoten bei Dreh- und Biegebeanspruchung unzulässige Spannungsspitzen auftreten. Auch bei Hinterachsen der vorbeschriebenen Art ist die Verbindung zwischen den Längslenkern und der Querstrebe bei Verwendung von rohrförmigen Längslenkern wegen der im rohrförmigen Längslenker mehrachsig auftretenden Spannung problematisch.

w Ausgehend von einer Hinterachse der eingangs genannten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese in der Weise auszugestalten, daß sich eine spannungsarme Schweißkonstruktion ergibt, bei der Spannungsspitzen vermieden werden.

)5 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Querstrebe räumlich derart angeordnet ist, daß — in der Längslenker-Seitenansicht gesehen — sich die Spitze ihres Profils zumindest annähernd in der Mitte der Längslenkerhöhe befindet und ihre beiden Schenkel

■to schräg nach vorne oder schräg nach hinten verlaufen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Querstrebe aus zwei Winkelprofilen zusammengesetzt, welche mit ihren Spitzen aufeinander stehen. Vorzugsweise verlaufen die beiden Schenkel des einen Winkelprofils dabei schräg nach oben und die beiden Schenkel des anderen Winkelprofils schräg nach unten.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung

sind die mit dem Längslenker verschweißten Schenkel der Winkelprofile in der Weise ausgebildet, daß sie den Längslenker zumindest teilweise umgreifen.

Ein zur Erhöhung der Winkelsteifigkeit zwischen Längslenker und Querstrebe angeschweißtes Knotenblech, welches sich auf oder in der Spitze des oder der Winkelprofile abstützt, verläuft nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung — in der Längslenker-Seitenansicht gesehen — schräg.

Anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

M) Fig. 1 die Draufsicht einer bekannten Hinterachse, wie sie im Prinzip auch bei der Erfindung verwendet wird,

F i g. 2 die Draufsicht auf einen Teil der erfindungsgemäßen Hinterachse,

μ Fig.3 die Seitenansicht der erfindungsgemäßen Hinterachse entlang dem Schnitt III-III der Fi g. 2,

Fig. 4 die Ansicht von hinten auf den in Fig. 2 dargestellten Teil der erfindungsgemäßen Hinterachse,

Fig.5 die seitliche Ansicht entsprechend Fig.3, jedoch mit räumlich anders abgeordneten Winkelprofilen und Knotenblech,

Fig.6 eine weitere seitliche Ansicht entsprechend Fig.3, mit räumlich anders angeordnetem Knotenblech,

Fig.7 eine weitere seitliche Ansicht entsprechend Fig.3, mit einer anderen räumlichen Zuordnung zwischen Winkelprofil und Lagerung der Achse,

Fig.8 eine Draufsicht auf einen Teil der in einigen ι» Details veränderten erfindungsgemäßen Hinterachse und

Fig.9 die seitliche Ansicht der Hinterachse gemäß F ig. 8.

Die Hinterachse besteht im wesentlichen aus H Längslenkern 1 und 2, die aus Rohrmaterial hergestellt sind. Im Ausführungsbeispiel sind diese Längslenker Ii und 2 schlangenförmig gebogen, was jedoch nicht zwingend ist. An einem Ende der Längslenker 1 und 2 sind die Fahrzeugräder 6 und 7 befestigt. Ihr anderes Ende ist jeweils über Lager 8 und 9 an dem nicht näher dargestellten Fahrzeugaufbau 10 angelenkt. Die Lager 8 und 9 sind zweckmäßigerweise elastisch ausgebildet. Die beiden starren Längslenker 1 und 2, die biege- und torsionssteif sind, sind miteinander durch eine biegesteife, aber torsionsweiche Querstrebe 3 winkelsteif verbunden. Die Verbindung zwischen den Längslenkern 1 und 2 einerseits und der Querstrebe 3 andererseits erfolgt durch Schweißen. Zur Erhöhung der Winkelsteifigkeit ist zwischen dem jeweiligen Längslenker 1 und 2 jo und der Querstrebe 3 jeweils ein Knotenblech 4 bzw. 5 angeschweißt. Die Abfederung der Räder 6 und 7 kann in der Nähe der Radachsen über Schraubenfedern oder Federbeine 11 und 12 erfolgen.

Die in Fig. 1 dargestellte Hinterachse verwirklicht r> eine leichte Konstruktion einer unabhängigen Radaufhängung, wobei hinzukommt, daß die Seitenführungskräfte nicht durch gesonderte Elemente abgefangen werden müssen, weil die starren Längslenker 1 und 2 winkelfest an der biegesteifen Querstrebe 3 angeschlos- 4< > sen sind. D'z Querstrebe 3 selbst wirkt dabei als Stabilisator. Diese Hinterachse ist leicht, einfach, platzsparend und günstig in der Herstellung. Sie gewährleistet trotz ihres einfachen Aufbaus eine hervorragende spur- und sturzkonstante Radführung. -»5

Aus den Fig. 2, 3 und 4 sind die Einzelheiten einer erfindungsgemäßen Hinterachsausfülrrung zu erkennen. Die Querstrebe 3 besteht erfindungsgemäß aus einem Winkelprofil, welches räumlich derart angeordnet ist, daß sich seine Spitze 3a zumindest annähernd in der >o Mitte der Höhe des Lä,ⁿgslenkers 2 befindet. Seine beiden Schenkel 3b und 3c verlaufen schräg nach vorne. In Fig.3 ist diese räumliche Anordnung gut zu erkennen. Die mit dem Längslenker 2 verschweißten Schenkel 3b und 3c des Winkelprofils sind in diesem Ausführungsbeispiel so ausgebildet, daß sie den Längslenker 2 umgreifen. Dies ist insbesondere aus den F i g. 2 und 4 zu erkennen. Durch das erfindungsgemäß verwendete Winkelprofil und durch dessen erfindungsgemäße räumliche Anordnung stoßen die beiden wi Schenkel 3b und 3c der Querstrebe 3 schräg an den rohrförmigen Längslenker 2 an. Die Schenkel 3found 3c des Winkelprofils umfassen den Längslenker 2 somit schräg, so daß sich eine relativ lange Schweißnaht ergibt. Dadurch werden Spannungsspitzen in der t>'> Schweißverbindung vermieden. Das Winkelprofil ist direkt und einteilig an dsn rohrförmigen Längslenker 2 angeschweißt. Dabei greifen die Enden des Winkelprofils auf einer längeren Strecke in Bereichen des Längslenkers 2 an, die weitgehend verformungssteif sind. Durch die Knotenbleche 4 wird die Winkelsteifigkeit zwischen Längslenker 2 und Querstrebe 3 erhöht, ohne daß dabei das Gewicht der Querstrebe 3 vergrößert zu werden braucht. Das Knotenblech 4 stüut sich auf der Spitze 3a des Winkelprofils ab. Vorteilhaft ist hierbei, daß die Torsionsachse des Winkelprofils etwa in der Spitze 3a des Winkelprofils liegt und das daran angeschweißte Knotenblech 4 an der Verdrehung der Querstrebe 3 weniger teilnimmt als bei jedem anderen denkbaren Profil. Die Schweißverbindung des Knotenblechs 4 mit dem Winkelprofil wird deshalb bei Verdrehung verhältnismäßig niedrig beansprucht und das Knotenblech 4 selbst, welches an der Verdrehung teilnimmt, kann verhältnismäßig stabil ausgeführt werden. Die Schenkel 3b und 3c des als Querstrebe 3 dienenden Winkelprofils stehen in einem rechten oder kleineren Winkel zueinander. Wenn das Widerstandsmoment der Querstrebe 3 in der Ebene der Längslenket· 1 und 2 im Vergleich zum Widerstandsmoment senkrecht zu den Längslenker, i, und 2 angehoben werden muß, dann ist ein kleinerer WmLeI vorteilhaft. Ein kleinerer Winkel als 90° ergibt in der Projektion darüber hinaus längere Schenkel und somit auch längere Schweißnähte. Die Festigkeit der Verbindung Querstrebe 3/Lä^.gslenker 1 und 2 wird somit erhöht.

Das am Längslenker 2 und an der Querstrebe 3 angeschweißte Knotenblech 4 kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung — in der Längslenker-Seitenansicht gesehen — auch schräg an den Längslenker 2 anstoßen. Diese Variante ist in F i g. 6 dargestellt. Das Knotenblech 4 umfaßt auf diese Weise den Längslenker 2 um etwa 90°, so daß es Drehkräfte aufnehmen kann, welche an den Fahrzeugrädern 6 und 7 in die Längslenker 1 und 2 eingeleitet werden. Das Knotenblech 4 leitet diese Kräfte auf die Querstrebe 3 über und vermindert so die kritischen Spannungen in der Schweißverbindung zwischen dem Längslenker 2 und der Querstrebe 3.

In den Ausführungsbeispielen gemäß den F i g. 2. 3. 4 und 6 weisen die beiden Schenkel 30 und 3c der Querstrebe 3 schräg nach vorne. Es ist jedoch auch möglich, die Querstrebe 3 um 180° zu drehen, so daß die beiden Schenkel 3b und 3c schräg nach hinten weisen. Das Knotenblech 4 kann in diesem Falle natürlich wieder an der Spitze 3a des Winkelprofils 3, welche nach vorne weist, angeschweißt werden. Es ist aber auch möglich, das Knotenblech 4 so anzuordnen, daß es sich in der Spitze 3a der Querstrebe 3 abstützt. In diesem Falle kommt das Knotenblech 4 zwischen die beiden Schenkel 3öund 3cdss Winkelprofils zu liegen. Es weist also nach hinten zum Fahrzeugrad hin. Diese mögliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Hinterachse ist in Fig.6 angedeutet. Die wesentlichen Vorteile der Erfindung bleiben auch bei dieser Variante erhalten.

In den Fig. 1 und 2 sind die Lager 8 und 9 der Hinterachse — in Fahrtrichtung gesehen — vor der Querstrebe 3 angeordnet. Diese Lage ist für die Erfindung nicht zwingend. Bekanntlich beeinflußt die räumliche Lage der Querstrebe 3 die Eigenschaften der Hinterachse und damit .'die Fahreigenschaften de». Kraftfahrzeuges. Bei der erfindungsgemäßen Hinterachse kann die Lage der Querstrebe 3 in vorteilhafter Weise nach den fahrtechnischen Erfordernissen gewählt werden, ohne daß d?durch konstruktive Schwierigkeiten auftreten. Insbesondere ist es auch ohne Schwierigkeiten möglich, die Querstrebe 3 — wenn aus

fahrtechnischen Gründen erforderlich — etwa in der Drehachse der Längsarme 2 anzuordnen. Für die Lager 8 bzw.9 der Längslenker I bzw. 2 ist nämlich zwischen den Schenkeln 36 und 3c der Querslrebe 3 ausreichend Platz. In Fig. 7 ist diese Anordnung angedeutet. Diese Gegebenheiten machen sich auch dann günstig bemerkbar, wenn statt einer Lagerung, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, eine bekannte Zapfenlagerung nach Art der DE-OS 22 20 119 verwendet wird. Die Ausfiihrungsbeispiele lassen erkennen, daß die Lager 8 und 9 symmetrisch zur Längslenkerebene liegen und daher sehr einfach ausgeführt werden können.

Im Ausführungsbeispiel gemäß den F i g. 2 und 4 umschließen die Schenkel 36 und 3c den Längslenker 2. In diesem Falle ist es beim Zusammenbau der Hinterachse erforderlich, daß die Längslenker 2 von hinten durch die Aussparungen der Querstrebe 3 hindurchgeschoben werden und anschließend mit dem

Winkplnrofil vprsrhu/ptflt u/prHnn

In den Fig. 8 und 9 ist eine Variante der erfindungsgemäßen Hinterachse dargestellt, bei der die Querstrebe 3 aus zwei Winkelprofilen 31 und 32 zusammengesetzt ist. Diese beiden Winkelprofile 31 und 32 sind — wie das einzige Winkelprofil in den bisherigen Beispielen — räumlich derart angeordnet, daß sich ihre Spitzen 31a und 32a wiederum zumindest annähernd in der Mitte der Höhe des Längslenkers 2 befinden und somit aufeinanderstehen. Die beiden Winkelprofile 31 und 32 können auch, wie Fig. 9 zeigt, übereinander angeordnet sein, so daß die beiden Schenkel 31 b und 31 c des Winkelprofils 31 schräg nach oben und die beiden Schenkel 326 und 32c des Winkelprofils 32 schräg nach unten verlaufen. Diese besondere Anordnung der beiden Winkelprofile 31 und 32 hat den Vorteil, daß die Querstrebe 3 besonders leicht zusammengebaut werden kann, indem man die beiden Winkelprofile 31 und 32 auf die Längslenker 2 auflegt. Es wird somit vermieden, daß die Längslenker 2 beim Zusammenbau der Hinterachse durch die Aussparungen an den Enden der Querstrebe 3 hindurchgeschoben werden müssen. Die Verwendung von zwei Winkelprofilen 31 und 32 ist zwar etwas aufwendiger, es kann diiilurch aber ohne Schwierigkei ten ein größerer Gesamtquerschnitt der Querstrebe
erzielt werden, so daß mit dieser Hinterachse größen Kräfte übertragen werden können, unter anderem aucl deshalb, weil die Längslenker von vier Schenkeln de Winkelprofile umfaßt werden.

Fin wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin /ι sehen, daß das als Querstrebc 3 verwendete Winkelpro fil in vielen Fällen aus einem Blechstreifen hergestell

in werden kann. Der auf die erforderliche Läng« zurechtgeschnittene Blechstreifen wird an seinen beider Enden in einem Stan/vorgang enlsprechend den benötigten Schweißnahtverlauf zurechlgcschnitten. An schließend wird der ausgestanzte Blechstreifen zurr gewünschten Winkelprofil gebogen. Nach dem Bieger des Blechstreifens zu einem Winkel paßt der Stanz schnitt an die Längslenker. Weitere Arbeitsoperationer sind nicht erforderlich. Wie zuvor bereits ausgeführ i'ihprnimmf rtip Πιιρι-ΟγρΚρ hpi Hpr ΡΓΠηΗιιησςσρηιϋΠρΓ

Hinlerachse gleichzeitig eine Stabi'isatorwirkung Wenn die Drehsteifigkeit dieser so erzeugten Querstre he in besonderen Fällen nicht ausreichen sollte, danr kann in einfacher Weise zwischen den Schenkeln de; Winkelprofils ein zusätzlicher Drehslab angeordne werden. Insbesondere in diesen Fällen kann es günstige sein, für das Winkelprofil ein Walzprofil zu verwenden welches zwar etwas teurer als ein aus Blecl hergesteMtes Profil ist, welches erforderlichenfalls abe in der Mitte mit einer Verdickung versehen werder

to kann, welche die Drehsteifigkeit des Profils erhöht, se daß auf einen besonderen Drehstab verzichtet werdet kann. Auch bei Verwendung eines Walzprofils könner die Enden der Querstrebe in einer Stanzoperation mi den benötigten Aussparungen verschen werden.

In den Ausführungsbeispielen ist die Neigung de beiden Schenkel des verwendeten Winkelprofils jeweih symmetrisch ausgeführt. Es versteht sich, daß das bzw die Winkelprofile gegenüber den Längslenkern aucl etwas verdreht eingebaut werden können, wenn dies au:

Platzgründen notwendig ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hinterachse für Kraftfahrzeuge mit starren, d. h. biege- und torsionssteifen Längslenkern und einer die Längslenker miteinander verbindenden biegesteifen, aber torsionsweichen, aus einem Winkelprofil bestehenden Querstrebe, welche mit den beiden Längslenkern durch Schweißen winkelsteif verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstrebe (3) räumlich derart angeordnet ist, daß — in der Längslenker-Seitenansicht gesehen — sich die Spitze (3a; 31a, 32a) ihres Profils zumindest annähernd in der Mitte der Längslenkerhöhe befindet und ihre beiden Schenkel (3ft und 3cjschräg nach vorne oder schräg nach hinten verlaufen.

2. Hinterachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstrebe (3) aus zwei Winkelprofilen (31,32) zusammengesetzt ist, welche mit ihren Spitzen (31a und 32a) aufeinander stehen.

3. Hinterachse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, da£ die beiden Schenkel (31 ft und 3IcJ des einen Winkeiprofüs (31) schräg nach oben und die beiden Schenkel (32ft und 32c) des anderen Winkelprofils (32) schräg nach unten verlaufen.

4. Hinterachse nach den Ansprüchen 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Längslenker (1 und 2) verschweißten Schenkel (3ft, 3c; 31ft, 31c; 32ft, 32c; der Winkelprofile (Querstrebe 3; 31, 32) den Längslenker zumindest teilweise umgreifen.

5. Hinterachse nach den Ansprüchen 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Längslenker (1 bzv/. 2) und der Querstrebe (3) in an sich bekannter Weise ein Knotenblech (4 und 5) angeschweißt ist, welches sich ..df oder in der Spitze (3a; 31a, 32a) des oder Jer Winkelprofile (31, 32) abstützt.

6. Hinterachse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Knotenblech (4; 5) — in der Längslenker-Seitenansicht gesehen — schräg verläuft.

7. Hinterachse nach den Ansprüchen 1—6, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstrebe (3) durch Biegen aus einem Blechstreifen hergestellt ist, dessen Enden in einem Stanzvorgang dem Schweißnahtverlauf entsprechend geschnitten sind.

8. Hinterachse nach den Ansprüchen 1—7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (8 und 9) des Längslenkers (1 bzw. 2) zwischen den Schenkeln (3ft, 3c; 31 ft, 32ft;des Winkelprofils (3,31,32) angeordnet ist.