DE102011103511A1

DE102011103511A1 - Hinterachsbereich

Info

Publication number: DE102011103511A1
Application number: DE201110103511
Authority: DE
Inventors: Helmut Reichelt
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Rogg Werner De
Priority date: 2011-06-03
Filing date: 2011-06-03
Publication date: 2012-01-26

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hinterachsbereich (1) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeug oder Personenkraftwagen, mit einem Fahrzeugaufbau (2), der mehrere Befestigungsstellen (4) aufweist, mit einem Fahrschemel (3) zur Aufnahme einer Hinterachse oder zur Aufnahme von Hinterradaufhängungen, der mehrere elastische Lager (5) aufweist, die korrespondierend zu den Befestigungsstellen (4) angeordnet sind, und mit mehreren Befestigungselementen (6) zum Fixieren der Lager (5) an den Befestigungsstellen (4), so dass der Fahrschemel (3) elastisch am Fahrzeugaufbau (2) gehalten ist. Eine vereinfachte Montage ergibt sich, wenn das jeweilige Lager (5) einen Konus (7) aufweist, wenn die jeweilige Befestigungsstelle (4) einen zum zugehörigen Konus (7) komplementären Gegenkonus (8) aufweist, wenn der jeweilige Konus (7) in den zugehörigen Gegenkonus (8) in eine Axialrichtung (10) eingreift und wenn das zugehörige Befestigungselement (6) das jeweilige Lager (5) an der jeweiligen Befestigungsstelle (6) in der Axialrichtung (10) verspannt und so den jeweiligen Konus (7) gegen den jeweiligen Gegenkonus (8) vorspannt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hinterachsbereich eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs oder Personenkraftwagens, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Aus der DE 197 07 568 C1 ist ein Hinterachsbereich für ein Kraftfahrzeug bekannt, der einen Fahrzeugaufbau mit mehreren Befestigungsstellen und einen Fahrschemel zur Aufnahme von Hinterradaufhängungen aufweist, wobei der Fahrschemel mehrere elastische Lager besitzt, die korrespondierend zu den aufbauseitigen Befestigungsstellen angeordnet sind. Mit Hilfe von geeigneten Befestigungselementen können die Lager an den Befestigungsstellen fixiert werden, so dass der Fahrschemel elastisch am Fahrzeugaufbau gehalten ist.
Derartige aufbauseitige Befestigungsstellen können beispielsweise durch Rohrstücke gebildet sein, durch welche ein stabförmiges Befestigungselement, zum Beispiel eine Schraube, hindurchführbar ist, um die gewünschte Fixierung des jeweiligen Lagers an der Befestigungsstelle zu erzielen. Dabei ist es zweckmäßig, derartige Rohre in den Rohbau des Fahrzeugaufbaus einzuschweißen. Bei der Fertigung des Fahrzeugaufbaus mit derartigen eingeschweißten Rohren kommt es zu vergleichsweise großen Herstellungstoleranzen. Für die Montage ist es zweckmäßig, wenn die Hinterradaufhängungen bzw. einer Hinterachse bereits am Fahrschemel montiert und justiert wird, um dann den Fahrschemel zusammen mit der Hinterachse bzw. mit den Hinterradaufhängungen am Fahrzeugaufbau zu befestigen. Aufgrund der Lagetoleranzen der aufbauseitigen Befestigungsstellen kann sich die Hinterachse bzw. können sich die Hinterradaufhängungen beim Montieren des Fahrschemels am Fahrzeugaufbau in den Freiheitsgraden der elastischen Lager bewegen, insbesondere verdrehen. In der Folge muss die Hinterachse bzw. müssen die Hinterradaufhängungen nach der Montage des Fahrschemels am Fahrzeugaufbau neu justiert werden. Insbesondere muss die sogenannte Hinterachsvorspur nachgearbeitet werden.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Hinterachsbereich der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine erleichterte Montage auszeichnet. Insbesondere sollen Nacharbeiten zur Justierung der Hinterachse bzw. der Hinterradaufhängungen vermieden oder zumindest reduziert werden.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, das jeweilige Lager mit einem Konus auszustatten und die jeweilige Befestigungsstelle mit einem zum Konus des zugehörigen Lagers komplementären Gegenkonus auszustatten, derart, dass der jeweilige Konus in einer Axialrichtung in den zugehörigen Gegenkonus eingreift. Ferner erfolgt die Anordnung bzw. Ausgestaltung der Konen so, dass das zugehörige Befestigungselement das jeweilige Lager an der jeweiligen Befestigungsstelle in der Axialrichtung verspannt und so den jeweiligen Konus gegen den zugehörigen Gegenkonus vorspannt. Da bei allen Konen und Gegenkonen die Axialrichtungen parallel zueinander verlaufen, treten Formtoleranzen der Fixierung zwischen Fahrschemel und Fahrzeugaufbau nur in dieser Axialrichtung auf. Ferner lassen sich die Konen im eingebauten Zustand am Fahrzeugaufbau bearbeiten, wodurch besonders enge Lagetoleranzen für die Positionen der Befestigungsstellen quer zur Axialrichtung eingehalten werden können. Somit kann eine voreingestellte Hinterachse bzw. können voreingestellte Hinterradaufhängungen ohne Weiteres zusammen mit dem Fahrschemel am Fahrzeugaufbau montiert werden, ohne dass es dabei zu einer nennenswerten Verformung oder Einstellungsänderung an der Hinterachse bzw. an den Hinterradaufhängungen kommt. Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn die Voreinstellung der Hinterachse bzw. der Hinterradaufhängungen am Fahrschemel in einem Einstellrahmen erfolgt, bei dem die Befestigungsstellen des Fahrzeugaufbaus eine vorgesehene Soll-Lage oder Referenzlage besitzen. Da die insbesondere durch Nachbearbeitung hergestellten Konen sehr enge Lagetoleranzen besitzen, ergeben sich bei der Montage des Fahrschemels nur noch sehr geringe Verspannungen, die in den Elastizitäten der Lager aufgenommen werden können.
Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann die jeweilige Befestigungsstelle als Gussknoten ausgestaltet sein. Besonders vorteilhaft kann der jeweilige Gussknoten aus einem Leichtmetall bzw. aus einer Leichtmetalllegierung hergestellt sein. Beispielsweise kann es sich hierbei um eine Aluminiumlegierung oder um Aluminium handeln. Die Ausgestaltung als Gussknoten ermöglicht einerseits die konventionelle Integration der Befestigungsstelle in den Fahrzeugaufbau, nämlich insbesondere mittels Schweißverbindungen. Andererseits können am Gussknoten die Konen besonders einfach durch eine spanende Nachbearbeitung mit engen Lagetoleranzen und engen Formtoleranzen hergestellt werden.
Bei den als Gussknoten hergestellten Befestigungsstellen können die Rohformen für den jeweiligen Konus bereits berücksichtigt sein, und zwar in Form untermaßiger Konen. Hierdurch kann der Aufwand für spanende Nachbearbeitung reduziert werden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das jeweilige Befestigungselement eine Schraube sein. Schrauben lassen sich besonders preiswert beziehen und besitzen vergleichsweise enge Formtoleranzen. Sie eignen sich in besonderer Weise zur Erzeugung hoher Zugkräfte in ihrer Längsrichtung.
Der Konus und der Gegenkonus besizten zweckmäßig einen Konuswinkel, der größer als 90° ist. Insbesondere liegt der Konuswinkel in einem Bereich von 100° bis 120°. Der Konus kann als nachbearbeitetes Gussteil konzipiert sein und auf geeignete Weise am Lager befestigt sein, beispielsweise mittels einer Schraubverbindung oder mittels einer Schweißverbindung. Zum Verschrauben des Konus kann am Konus selbst ein entsprechendes Außengewinde vorgesehen sein. Das Lager trägt dann ein dazu passendes Innengewinde.
Der Gussknoten kann außerdem koaxial zum Gegenkonus eine Gewindeöffnung enthalten, in die ein als Schraube ausgestaltetes Befestigungselement einschraubbar ist.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher genau vier Befestigungsstellen und genau vier Lager und genau vier Befestigungselemente vorgesehen sind. Hierdurch ist die Fixierung zwischen Fahrschemel und Fahrzeugaufbau statisch überbestimmt, wodurch Herstellungstoleranzen seitens des Fahrschemels einfach ausgeglichen werden können. Ferner kann dadurch die Belastung der einzelnen elastischen Lager reduziert werden.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann das jeweilige Lager eine Innenhülse zur Fixierung des Lagers an der jeweiligen Befestigungsstelle, eine Außenhülse zur Fixierung des Lagers am Fahrwerkschemel und einen elastischen Ringkörper aufweisen, der die Innenhülse elastisch mit der Außenhülse verbindet. Hierdurch besitzt das jeweilige Lager eine besonders hohe Elastizität. Ferner ermöglicht dieser Aufbau mit zueinander konzentrischen Hülsen eine Fixierung, bei welcher das jeweilige Befestigungselement die Innenhülse bzw. das Lager koaxial durchsetzt.
Besonders zweckmäßig ist die Axialrichtung, in welcher die Konen ineinandergreifen, im fertig montierten Zustand am Fahrzeug vertikal orientiert. Mit anderen Worten, die Axialrichtung entspricht einer Z-Richtung des Fahrzeugs. Bei einem Fahrzeug, das auf einer Horizontalebene steht, erstreckt sich in üblicher Weise die Z-Achse vertikal, während sich eine X-Achse, welche die Fahrzeuglängsrichtung definiert, und eine Y-Achse, welche die Fahrzeugquerrichtung definiert, horizontal erstrecken.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige 1 zeigt einen Hinterachsbereich eines Kraftfahrzeugs im Bereich einer Befestigungsstelle in auseinandergezogener Darstellung.
Entsprechend 1 umfasst ein nur teilweise dargestellter Hinterachsbereich 1 eines Kraftfahrzeugs einen nur teilweise dargestellten Fahrzeugaufbau 2 und einen ebenfalls nur teilweise dargestellten Fahrschemel 3. Der Fahrzeugaufbau 2 weist mehrere Befestigungsstellen 4 auf, von denen in 1 jedoch nur eine einzige dargestellt ist. Besonders zweckmäßig ist dabei eine Ausführungsform, bei welcher der Fahrzeugaufbau 2 genau vier derartige Befestigungsstellen 4 aufweist.
Der Fahrschemel 3 dient zur Aufnahme einer hier nicht gezeigten Hinterachse oder zur Aufnahme von ebenfalls nicht gezeigten Hinterradaufhängungen. Der Fahrschemel 3 weist mehrere elastische Lager 5 auf, von denen in 1 jedoch nur eines dargestellt ist. Insbesondere besitzt der Fahrschemel 3 genau vier derartige Lager 5. Die Lager 5 sind korrespondierend zu den Befestigungsstellen 4 angeordnet, das heißt Lager 5 und Befestigungsstellen 4 sind hinsichtlich ihrer räumlichen Anordnung am Fahrschemel 3 bzw. am Fahrzeugaufbau 2 aufeinander abgestimmt.
Um nun den Fahrschemel 3 über die Lager 5 und die Befestigungsstellen 4 am Fahrzeugaufbau 2 fixieren zu können, sind mehrere Befestigungselemente 6 vorgesehen, von denen in 1 jedoch nur eines dargestellt ist. Zweckmäßig ist dabei je Lager 5 und je Befestigungselement 4 genau ein Befestigungselement 6 vorgesehen, so dass bei einer Ausführungsform mit vier Befestigungsstellen 4 und vier Lagern 5 auch genau vier Befestigungselemente 6 vorgesehen sind. Im montierten Zustand ist der Fahrschemel 3 aufgrund der Elastizität der Lager 5 elastisch am Fahrzeugaufbau 2 gehalten.
Das jeweilige Lager 5 weist einen Konus 7 auf. Komplementär dazu besitzt die jeweilige Befestigungsstelle 4 einen passenden Gegenkonus 8. Konus 7 und Gegenkonus 8 besitzen zweckmäßig einen Konuswinkel 9, der im Beispiel größer als 90° gewählt ist. Konus 7 und Gegenkonus 8 sind so aufeinander abgestimmt, dass sie für die Montage des Fahrschemels 3 am Fahrzeugaufbau 2 in einer Axialrichtung 10 ineinander eingreifen. Die Axialrichtung 10 entspricht zweckmäßig einer Z-Achse des jeweiligen Fahrzeugs, also einer Vertikalrichtung. Mit Hilfe des Befestigungselements 6 kann nun das Lager 5 in der Axialrichtung 10 mit der Befestigungsstelle 4 verspannt werden. Dabei wird der Konus 7 gegen den Gegenkonus 8 anliegend vorgespannt.
Besonders zweckmäßig ist die jeweilige Befestigungsstelle 4 als Gussknoten 11 konzipiert. Beispielsweise ist der Gussknoten 11 aus einer Leichtmetalllegierung, insbesondere auf Aluminiumbasis, hergestellt. Der Gussknoten 11 kann besonders einfach in den übrigen Fahrzeugaufbau 2 integriert werden, beispielsweise mittels Schweißverbindungen. In den Gussknoten 11 kann der zugehörige Gegenkonus 8 besonders einfach durch spanabhebende Bearbeitung eingebracht werden. Besonders vorteilhaft ist es dabei, den Gegenkonus 8 am Gussknoten 11 anzubringen, wenn der Gussknoten 11 bereits in den Fahrzeugaufbau 2 integriert ist. Somit kann relativ genau die gewünschte Lage des Gegenkonus 8 am Fahrzeugaufbau 2 hergestellt werden. In den Gussknoten 11 ist außerdem eine Gewindeöffnung 12 eingearbeitet, die ein Innengewinde 13 besitzt, das komplementär zu einem Außengewinde 14 gestaltet ist, das am jeweiligen Befestigungselement 6 ausgebildet ist. Auch die Gewindeöffnung 12 wird zweckmäßig nachträglich in den Gussknoten 11 eingebracht, also bei am Fahrzeugaufbau 2 fest montiertem Gussknoten 11. Das jeweilige Befestigungselement 6 ist zweckmäßig eine Schraube, deren Schaft 15 das Außengewinde 14 trägt und deren Kopf 16 über eine Scheibe 17 an einer axialen Stirnseite 18 des Lagers 5 abgestützt ist, wenn das Befestigungselement 6 das Lager 5 an der Befestigungsstelle 4 fixiert. Die axiale Stirnseite 18 ist dabei an einer vom Konus 7 abgewandten Seite angeordnet.
Der Konus 7 kann grundsätzlich an einem separat zum übrigen Lager 5 hergestellten Konusbauteil 19 ausgebildet sein, das auf geeignete Weise am Lager 5 befestigt ist. Denkbar ist beispielsweise eine Schweißverbindung. Ebenso ist es möglich, am Konusbauteil 19 ein Außengewinde 20 anzubringen, das mit einem am Lager 5 ausgebildeten Innengewinde 21 zusammenwirkt, um den Konuskörper 19 axial in das Lager 5 einschrauben zu können. Die Axiallage des Konuskörpers 19 am Lager 5 kann dabei durch eine Ringstufe 22 definiert werden, die am Konuskörper 19 ausgebildet ist und die an einer der Befestigungsstelle 4 zugewandten axialen Stirnseite 23 des Lagers 5 axial zur Anlage kommt.
Der Konuskörper 19 ist koaxial von einer Durchgangsöffnung 24 durchsetzt, so dass das Befestigungselement 6 durch den Konuskörper 19 hindurch mit dem Gussknoten 11 verschraubt werden kann.
Das Lager 5 besitzt im hier gezeigten Beispiel eine Innenhülse 25, über welche letztlich die Fixierung des Lagers 5 an der Befestigungsstelle 4 erfolgt. Hierzu trägt die Innenhülse 25 den Konuskörper 19 oder ist integral mit dem Konus 7 ausgebildet. Die Innenhülse 25 ist hohl, so dass ein koaxialer Durchlass 26 vorgesehen ist, durch den das Befestigungselement 6 hindurchführbar ist. Das Lager 5 weist außerdem eine Außenhülse 27 auf, über welche das Lager 5 am Fahrschemel 3 fixiert ist. Diese Fixierung kann über Verschraubungen oder Schweißverbindungen oder dergleichen erfolgen. Ferner umfasst das Lager 5 einen elastischen Ringkörper 28, der die Innenhülse 25 elastisch mit der Außenhülse 27 verbindet. Der Ringkörper 28 kann aus einem elastomeren Kunststoff gefertigt sein. Sofern das Lager 5 als Hydrolager ausgestaltet ist, kann der Ringkörper 28 ein Hydrauliksystem enthalten, das über Verdrängung und Drosselstellen eine Schwingungsdämpfung bewirkt. Ebenso ist es möglich, in den Ringkörper 28 einen Schwingungstilger zu integrieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19707568 C1 [0002]

Claims

Hinterachsbereich eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeug oder Personenkraftwagen, – mit einem Fahrzeugaufbau (2), der mehrere Befestigungsstellen (4) aufweist, – mit einem Fahrschemel (3) zur Aufnahme einer Hinterachse oder zur Aufnahme von Hinterradaufhängungen, der mehrere elastische Lager (5) aufweist, die korrespondierend zu den Befestigungsstellen (4) angeordnet sind, – mit mehreren Befestigungselementen (6) zum Fixieren der Lager (5) an den Befestigungsstellen (4), so dass der Fahrschemel (3) elastisch am Fahrzeugaufbau (2) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass – das jeweilige Lager (5) einen Konus (7) aufweist, – die jeweilige Befestigungsstelle (4) einen zum zugehörigen Konus (7) komplementären Gegenkonus (8) aufweist, – der jeweilige Konus (7) in den zugehörigen Gegenkonus (8) in einer Axialrichtung (10) eingreift, – das zugehörige Befestigungselement (6) das jeweilige Lager (5) an der jeweiligen Befestigungsstelle (6) in der Axialrichtung (10) verspannt und so den jeweiligen Konus (7) gegen den jeweiligen Gegenkonus (8) vorspannt.
Hinterachsbereich nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Befestigungsstelle (4) als Gussknoten (11) ausgestaltet ist, insbesondere aus einem Leichtmetall oder aus einer Leichtmetalllegierung.
Hinterachsbereich nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Befestigungselement (6) eine Schraube ist.
Hinterachsbereich nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass genau vier Befestigungsstellen (4), vier Lager (5) und vier Befestigungselemente (6) vorgesehen sind.
Hinterachsbereich nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Lager (5) eine Innenhülse (25) zur Fixierung des Lagers (5) an der jeweiligen Befestigungsstelle (4), eine Außenhülse (27) zur Fixierung des Lagers (5) am Fahrschemel (3) und einen elastischen Ringkörper (28) aufweist, der die Innenhülse (25) elastisch mit der Außenhülse (27) verbindet.