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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Hinterachse eines Kraftfahrzeugs
mit Hinterradantrieb, insbesondere eines Personenkraftfahrzeugs
oder leichten Nutzkraftfahrzeugs.
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Bei
Fahrzeugen mit Heckmotor kommen aufgrund der Anordnung des Motors
entweder Einzelradaufhängungen
oder Starrachsen zum Einsatz. Letztere werden üblicherweise als Brückenkonstruktion
vor oder hinter dem Antriebsaggregat ausgeführt.
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Einzelradaufhängungen
sind jedoch verhältnismäßig aufwändig und
damit teuer. Starrachsen sind hingegen im Hinblick auf die Fahrdynamik
und den Fahrkomfort verbesserungsbedürftig.
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Davon
ausgehend liegt der Erfindung an die Aufgabe zu Grunde, eine bei
Fahrzeugen mit Heckmotor einsetzbare Hinterachse zu schaffen, die
bei einfachem Aufbau und geringem Gewicht gute Komfort- und Fahrdynamikeigenschaften
ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Hinterachse gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die
erfindungsgemäße Kraftfahrzeug-Hinterachse
umfasst zwei Längslenker
zur Ankopplung am Fahrzeugaufbau, einen Querträger, sowie zwei Verbindungselemente
in Blechkonstruktion, die jeweils einen Längslenker mit dem Querträger verbinden
und an denen jeweils ein Fahrzeugrad angekoppelt ist. Jedes der
Verbindungselemente umfasst eine Oberschale und eine Unterschale,
die in Fahrzeuglängsrichtung
hinter der Drehachse der Fahrzeugräder bis zur Ankopplung des
Querträgers
gemeinsam einen Hohlkörper
bilden.
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Die
Erfindung schafft somit eine für
Fahrzeuge mit Heckmotor geeignete Koppellenker-Hinterachse, welche zum einen einen
einfachen Aufbau und ein geringes Bauteilgewicht aufweist und sich zum
anderen durch einen guten Fahrkomfort sowie eine gute Fahrdynamik
auszeichnet.
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Durch
die Ausgestaltung der Verbindungselemente als Hohlkörper ergibt
sich eine hohe Steifigkeit im Bereich der Radanbindung und der Ankopplung
des Querträgers
bei vergleichsweise geringem Bauteilgewicht.
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Die
Blechkonstruktion gestattet eine einfache und kostengünstige Fertigung.
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Über den
vorzugsweise biegesteifen, jedoch torsionsweichen Querträger kann
eine Stabilisatorwirkung bei einem unterschiedlichen Einfedern der Fahrzeugräder erzielt
werden.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Hinterachse sind in weiteren
Patentansprüchen
angegeben.
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So
können
beispielsweise die Ober- und Unterschale eine hohle Radaufnahme
ausbilden, wobei die Teilung zwischen der Oberschale und der Unterschale
durch die Radaufnahme verläuft.
Die Radaufnahme ermöglicht
so zum einen eine stabile Abstützung
eines Fahrzeugrads. Zum anderen kann eine Antriebswelle bzw. ein
radseitiges Gelenk einer solchen sich bis in das Verbindungselement
hineinerstrecken und damit Platz sparend angeordnet werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Verbindungselement
im Bereich der Radaufnahme mit dem Längslenker verbunden. Dies ermöglicht eine
steife Verbindung zwischen dem Längslenker
und dem Verbindungselement sowie eine sehr steife Radaufnahme.
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Gemäß einer
weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung ist der Längslenker an einem bezogen
auf die Fahrzeugquerrichtung innenliegenden Endabschnitt der Radaufnahme
befestigt. Vorzugsweise erfolgt die Befestigung durch Schweißen. Dabei kann
der Längslenker
lediglich an der Unterschale befestigt, vorzugsweise angeschweißt sein.
Durch die Befestigung des Längslenkers
am innenliegenden Endabschnitt der Radaufnahme verbleibt viel Bauraum
für das
Fahrzeugrad.
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Weiterhin
kann an der Oberschale des Verbindungselements ein Federteller ausgebildet
sein, an dem sich eine die Hinterachse gegen den Fahrzeugaufbau
abstützenden
Feder abstützt.
Hierdurch wird die Anbringung eines separaten Federtellers eingespart.
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Zur
zusätzlichen
Versteifung des Federtellers kann gemäß einer weiteren, vorteilhaften
Ausgestaltung ein aus der Unterschale gezogener Vorsprung vorgesehen
sein, der den Federteller der Oberschale stützt.
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Vorzugsweise
ist der Federteller im Bereich der Kreuzung der Längserstreckungsrichtung
eines Längslenkers
mit der Längserstreckungsrichtung
des Querträgers
angeordnet, so dass durch die Federabstützung bedingte Torsionsmomente
an den Längslenkern
und an dem Querträger
gering bleiben oder ganz vermeiden werden.
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Gemäß einer
weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Querträger in eine
zwischen der Oberschale und der Unterschale des Verbindungselements
gebildete Öffnung
eingesteckt. Dies gestattet auf einfache Weise eine stabile Ankopplung
des Querträgers
an den Verbindungselementen.
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Zur
Vermeidung eines abrupten Steifigkeitssprungs zwischen den Verbindungselementen
und dem Querträger
kann dieser mit einem nach unten offenen Profilquerschnitt ausgeführt werden,
während die
Unterschalen der Verbindungselemente jeweils eine Lasche ausbilden,
die sich in den unten offenen Profilquerschnitt des Querträgers hineinerstrecken und
dort mit dem Querträger
verbunden, vorzugsweise verschweißt sind.
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Vorzugsweise
verlaufen die Laschen dabei von unten nach oben diagonal zur Längserstreckungsrichtung
des Querträgers,
so dass sich ein in besonders weicher Übergang vom torsionsweichen Querträger in die
diesbezüglich
steife Längsstruktur aus
Längslenker
und Verbindungselement ergibt.
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Gemäß einer
weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine ringförmige Radplatte an
einem in Bezug auf die Fahrzeugquerrichtung außenliegenden Abschnitt der
hohlen Radaufnahme befestigt oder ausgebildet.
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Weiterhin
können
die Verbindungselemente jeweils einen sich in Richtung des Querträgers erstreckenden
Ansatz ausbilden, an dem ein Schwingungsdämpfer hinter der Drehachse
der Fahrzeugräder
abgestützt
ist. Durch die Abstützung
am Verbindungselement bleibt der Aufwand zur Anbringung von Ankopplungsstrukturen
gering. Insbesondere können
solche z. B. in Form einer Konsole in die Blechkonstruktion des
Verbindungselements einbezogen werden. Es ist auch möglich eine
entsprechende Konsole an der Unterschale oder Oberschale auszuformen.
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Vorzugsweise
verläuft
der Schwingungsdämpfer
hinter einer zur Radaufnahme verlaufenden Antriebswelle, über die
das zugehörige
Fahrzeugrad angetrieben wird, vorbei.
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Gemäß einer
weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bildet die Radaufnahme
des Verbindungselements einen topfartigen Hohlraum aus, wobei sich
ein radseitiges Gelenk der Antriebswelle in den topfartigen Hohlraum
der Radaufnahme des Verbindungselements erstreckt und damit Platz sparend
untergebracht wird. Umgekehrt gedacht wird der Raum um das Gelenk
zur Aussteifung des Anbindungsbereichs für das Fahrzeugrad genutzt.
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Gemäß einer
weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Motorgetriebeeinheit
in dem von den Längsträgern und
dem Querträger
begrenzten Raum angeordnet. Vorzugsweise ist der Motor hierbei quer eingebaut.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Die
Zeichnung zeigt ein:
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1 eine
räumliche
Ansicht eines Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Hinterachse
mit einem lediglich schematisch dargestellten Heckmotor,
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2 eine
weitere räumliche
Ansicht der Hinterachse aus 1, wobei
der Motor weggelassen ist,
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3 eine
räumliche
Ansicht eines Verbindungselements der Hinterachse, das im Bereich
eines Federtellers im Schnitt dargestellt ist,
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4 eine
Detailansicht der Hinterachse zur Veranschaulichung der Kopplung
eines Längslenkers
mit dem Querträger über das
Verbindungselement in einer Ansicht von schräg oben und schräg hinten,
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5 eine
weitere Detailansicht der Anordnung des Verbindungselements von
schräg
vorn und unten, und in
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6 eine
räumliche
Ansicht der Anordnung einer Antriebswelle, eines Schwingungsdämpfers und
einer Feder in Bezug auf das Verbindungselement, sowie den Längslenker
und den Querträger.
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Das
in den 1 bis 6 dargestellte Ausführungsbeispiel
bezieht sich auf eine Hinterachse 1 für ein Kraftfahrzeug mit einer
im Fahrzeug hinten angeordneten Motorgetriebeeinheit 2 und
angetriebenen Hinterrädern.
Der Raum für
die Motorgetriebeeinheit 2 wird durch zwei sich im Wesentlichen
in Fahrzeuglängsrichtung
erstreckende Längslenker 3 sowie
einen zwischen diesen angeordneten Querträger 4 der Hinterachse 1 begrenzt.
Der Querträger 4 ist
in Bezug auf die Fahrzeuglängsrichtung
hinter der Motorgetriebeeinheit 2 angeordnet.
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Von
der Motorgetriebeeinheit 2 verlaufen zwei Antriebswellen 5 und 6 zu
den hier nicht näher dargestellten
Fahrzeugrädern.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Motorgetriebeeinheit 2 quer eingebaut. Jedoch kann
die im Folgenden näher erläuterte Koppellenker-Hinterachse 1 auch
bei einem längs
eingebauten Motor zum Einsatz kommen. Ferner ist es möglich, die
dargestellte Hinterachse 1 bei Fahrzeugen zu verwenden,
bei denen der Motor an anderer Stelle angeordnet ist. Die Antriebswellen 5 und 6 zweigen
in einem solchen Fall von einem zwischen den Längslenkern 3 angeordneten
Verteilergetriebe bzw. Differenzial ab. Aufgrund ihrer Platz sparenden
Bauweise ist die erfindungsgemäße Hinterachse 1 jedoch
besonders für
Fahrzeuge mit Heckmotor und Hinterradantrieb geeignet.
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Die
Hinterachse 1 umfasst die bereits erwähnten Längslenker 3, den einstückigen Querträger 4 sowie
zwei Verbindungselemente 7, welche jeweils einen Längslenker 3 mit
dem Querträger 4 verbinden. Die
Längslenker 3 sind
an ihren in Fahrzeuglängsrichtung
vornliegenden Enden jeweils über
einen Gummilager am Fahrzeugaufbau befestigt. Die Lagerachsen A
der Gummilager verlaufen dabei im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung.
Durch die elastische Anbindung ist eine gewisse Beweglichkeit in Fahrzeugquerrichtung
gegeben.
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Am
rückseitigen
Ende eines jeden Längslenkers 3 ist
ein Verbindungselement 7 befestigt, beispielsweise angeschweißt, das
gemeinsam mit dem Längslenker 3 eine
biege- und torsionssteife Längsstruktur
bildet. Die Längslenker 3 sind
hierbei vorzugsweise als einschalige, weitgehend flache Blechformteile
ausgebildet, die hochkant angeordnet sind, so dass deren Haupterstreckungsebene
durch die Vertikalrichtung sowie die Längserstreckungsrichtung des
jeweiligen Längslenkers 3 aufgespannt wird.
Zur Versteifung können
die Längslenker
mit Sicken versehen sein.
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Die
Verbindungselemente 7 dienen neben ihrer Verbindungsfunktion
weiterhin der Ankopplung der Fahrzeugräder an die Hinterachse 1.
Sie bilden hierzu jeweils eine hohle Radaufnahme 8 aus.
An einem in Bezug auf die Fahrzeugquerrichtung außenliegenden
Abschnitt 9 der Radaufnahme 8, die in Fahrzeugquerrichtung über den
Längslenker 3 hinaussteht,
ist eine ringförmige
Radplatte 10 zur Ankopplung einer Radnabe befestigt. Die
Radplatte 10 kann auch integral mit der Radaufnahme 8 ausgeführt werden.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der von der Radaufnahme 8 umschlossene topfartige Hohlraum
im Wesentlichen zylindrisch und dient der Aufnahme eines radseitigen
Gelenks 11 der Antriebswelle 5. Jedoch kann der
Hohlraum auch eine andere Gestalt, beispielsweise eine sich zur
Antriebswelle 5 hin erweiternde Form aufweisen.
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Wie
insbesondere die 3 bis 5 zeigen,
sind die Verbindungselemente 7 in Blechkonstruktion ausgeführt. Jedes
Verbindungselement 7 umfasst zumindest eine Oberschale 12 und
eine Unterschale 13, die gemeinsam wenigstens abschnittsweise
einen Hohlkörper
bilden. Dessen Innenhohlraum erstreckt sich in Fahrzeuglängsrichtung
hinter der Drehachse B der Fahrzeugräder bis zur Ankopplung des
Querträgers 4.
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Wie 3 zeigt,
wird die hohle Radaufnahme 8 durch entsprechende Abschnitte
der Oberschale 12 und der Unterschale 13 gebildet,
so dass die Teilung zwischen der Oberschale 12 und der
Unterschale 13 durch die Radaufnahme 8 verläuft.
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Die
Anbindung des Längslenkers 3 erfolgt bevorzugt
im Bereich der Radaufnahme 8 des Verbindungselements 7.
Wie insbesondere 5 zeigt, ist der Längslenker 3 an
einem in Bezug auf die Fahrzeugquerrichtung innenliegenden Endabschnitt 14 der
Radaufnahme 8 befestigt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Längslenker 3 mit
einer an die Außenkontur
der Unterschale 12 angepassten Kante 15 lediglich
an der Unterschale 12 befestigt bzw. angeschweißt. Der
Längslenker 3 untergreift das
Verbindungselement 7 und erstreckt sich bis auf Höhe einer
Stoßdämpferanbindung
in Fahrzeuglängsrichtung
nach hinten.
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Das
Verbindungselement 7 bildet an seinem in Fahrzeuglängsrichtung
hintenliegenden Ende einen sich in Fahrzeugquerrichtung zur Fahrzeugmitte hin
erstreckenden Ansatz 16 aus, der ebenfalls hohl ist. Der
Ansatz 16 mündet
in eine zwischen der Oberschale 12 und der Unterschale 13 des
Verbindungselements 7 gebildete Öffnung 17, in die
der Querträger 4 eingesteckt
ist. Alternativ kann der Querträger 4 auch
auf den Ansatz 16 aufgesteckt sein. Die Befestigung des
Querträgers 4 am
Verbindungselement 7 erfolgt vorzugsweise durch Schweißen.
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Der
Querträger 4 ist
ein einstückiger
Profilkörper
mit einem nach unten offenen Profilquerschnitt. Beispielsweise kann
der Querträger 4 ein nach
unten offenes U- oder V-Profil aufweisen, das vorzugsweise über die
gesamte Länge
des Querträgers 4 konstant
ist.
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Wie
insbesondere 5 zeigt, weist die Unterschale 13 des
Verbindungselements 7 eine Lasche 18 auf, die
von einem unteren Rand der Öffnung 17 im
wesentlichen in Längserstreckungsrichtung des
Querträgers 4 verläuft und
sich in den unten offenen Profilquerschnitt des Querträgers 4 hineinerstreckt.
Die Lasche 18 verläuft
dabei von unten nach oben diagonal zur Längserstreckungsrichtung des Querträgers 4,
wobei die Seitenkanten der Lasche 18 an den Flanken des
hier U-förmigen
Profils anliegen. Die Lasche 18 ist innerhalb des Profilsquerschnitts mit
dem Querträger 4 verschweißt.
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Weiterhin
können
an dem Verbindungselement 7 Ankopplungsstrukturen für eine Feder 24,
einen Schwingungsdämpfer 22 oder
ein nicht näher dargestelltes
Federbein vorgesehen sein.
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4 zeigt
einen an dem Verbindungselement 7 ausgebildeten Federteller 19.
Hierzu ist in der Oberschale 12 ein nach oben vorstehender
Vorsprung 20 ausgeformt, der, wie in 3 gezeigt, durch
einen aus der Unterschale 12 gezogenen Vorsprung 21 unterstützt ist.
Der Federteller 19 ist im Bereich der Kreuzung der Längserstreckungsrichtung des
zugehörigen
Längslenkers 3 mit
der Längserstreckungsrichtung
des Querträgers 4 angeordnet. Er
befindet sich somit bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung hinter der Drehachse
B.
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Weiterhin
ist an dem dargestellten Verbindungselement 7 ein Schwingungsdämpfer 22 abgestützt. Wie 6 zeigt,
greift der Schwingungsdämpfer 22 in
Bezug auf die Fahrzeuglängsrichtung
hinter der Drehachse B an dem Verbindungselement 7, vorzugsweise
dessen Ansatz 16 an. An dem Verbindungselement 7 bzw.
Ansatz 16 befindet sich hierzu eine an die Ober- und Unterschale 12 und 13 angeschweißte Konsole 23 aus
Blechmaterial. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Befestigungsauge 25 des
Schwingungsdämpfers
zwischen der Konsole 23 und einem gegenüberliegenden Abschnitt 26 des
Längslenkers 3 gehalten.
Es ist jedoch auch möglich,
das untere Ende des Schwingungsdämpfers 22 allein
an dem Verbindungselement 7 abzustützen. In Bezug auf die Vertikalrichtung
liegt der Anbindungspunkt des Schwingungsdämpfers 22 unterhalb
der Drehachse B. Zudem verläuft
der Schwingungsdämpfer 22 bezogen
auf die Fahrzeuglängsrichtung
hinter der Antriebswelle 5, jedoch vor dem Ansatz 16 vorbei.
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Weiterhin
umfasst die erfindungsgemäße Hinterachse 1 eine
Querstrebe 27 zur Abstützung
der Hinterachse 1 in Fahrzeugquerrichtung. Die Querstrebe 27 ist
dazu mit einem Ende 28 bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung
hinter dem Querträger 4 an dem
Verbindungselement 7 angelenkt, wobei eine Schwenkmöglichkeit
um eine im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Achse
C gegeben ist. Die Querstrebe 27 verläuft im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung
und ist gegenüber
einer Horizontalebene angewinkelt. Das andere Ende 29 der Querstrebe 27 ist
auf der anderen Fahrzeugseite an einem Bügel 30 angelenkt,
der seinerseits am Fahrzeugaufbau befestigt ist. Die Querstrebe 27 gestattet somit
ein Einfedern der Hinterachse 1 relativ zum Fahrzeugsaufbau,
stützt
diese jedoch gegen Querkräfte
ab.
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Insgesamt
ergibt sich hiermit eine Hinterachse 1, bei der die radführenden
Komponenten sowie die Abstützung
gegen den Fahrzeugaufbau auf einen sehr schlanken, U-förmigen Bereich
konzentriert ist, so dass zwischen den Längslenkern 3 und dem Querträger 4 ein
verhältnismäßig großer Raum
zur Unterbringung einer Motorgetriebeeinheit 2 zur Verfügung steht.
Gleichwohl wird im Vergleich zu herkömmlichen Starrachsen ein verbesserter
Fahrkomfort sowie eine verbesserte Fahrdynamik erzielt. Die erfindungsgemäße Hinterachse
zeichnet sich darüber
hinaus durch ein verhältnismäßig geringes
Bauteilgewicht bei hoher Steifigkeit der Längsstrukturen aus.
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Die
Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie
ist jedoch nicht darauf beschränkt,
sondern umfasst alle durch die Ansprüche definierten Ausgestaltungen.
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- 1
- Koppellenker-Hinterachse
- 2
- Motorgetriebeeinheit
- 3
- Längslenker
- 4
- Querträger
- 5
- Antriebswelle
- 6
- Antriebswelle
- 7
- Verbindungselement
in Blechkonstruktion
- 8
- Radaufnahme
- 9
- außenseitiger
Endabschnitt der Radaufnahme
- 10
- Radplatte
- 11
- radseitiges
Gelenk
- 12
- Oberschale
- 13
- Unterschale
- 14
- innenseitiger
Endabschnitt der Radaufnahme
- 15
- Kante
des Längslenkers
- 16
- Ansatz
- 17
- Öffnung
- 18
- Lasche
- 19
- Federteller
- 20
- Vorsprung
- 21
- weiterer
Vorsprung
- 22
- Schwingungsdämpfer
- 23
- Konsole
- 24
- Feder
- 25
- Befestigungsauge
des Schwingungsdämpfers
- 26
- Ankopplungsabschnitt
des Längslenkers
- 27
- Querstrebe
- 28
- achsseitiges
Ende der Querstrebe
- 29
- aufbauseitiges
Ende der Querstrebe
- 30
- Bügel