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Die Erfindung betrifft eine Hinterachsaufhängung für ein Fahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1, aufweisend eine schwenkbar an einem Fahrzeugaufbau gelagerte Verbundlenkerachse mit einem sich entlang der Y-Achse erstreckenden Torsionsabschnitt sowie zwei durch den Torsionsabschnitt verbundenen, sich entlang der X-Achse des Fahrzeugs nach hinten erstreckenden Lenkerabschnitten, die jeweils einen Radträger-Anbindungsbereich aufweisen.
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Bei Kraftfahrzeugen sind unterschiedlichste Aufhängungen für die Räder des Fahrzeugs bekannt. Man kann insbesondere zwischen der heutzutage bei Pkw überwiegend genutzten Einzelradaufhängung und der hauptsächlich bei Hinterachsen von Nutzfahrzeugen verwendeten Starrachsaufhängung unterscheiden. Daneben existieren aber auch sogenannte Halbstarrachsen, bei denen die beidseitig vorgesehenen Räder einer Achse bzw. deren Radträger an zwei Längslenkern angebunden sind, die an einem aufbauseitigen Ende schwenkbar mit dem Fahrzeugaufbau, üblicherweise dem Chassis, verbunden sind. Die beiden Längslenker sind dabei über einen in Querrichtung verlaufenden Querträger (teilweise auch als Achsbrücke oder Torsionsprofil bezeichnet) miteinander verbunden sind. Letzterer ist biegesteif aber torsionsweich ausgebildet, so dass er nach Art eines Stabilisators bei ungleichmäßigem Einfedern der Längslenker ein Drehmoment zwischen diesen überträgt. Je nach Position der Achsbrücke entlang der Längslenker unterscheidet man zwischen einer Verbundlenkerachse (Achsbrücke näher am aufbauseitigen Ende) und einer Torsionskurbelachse (Achsbrücke am aufbaufernen Ende). Abgesehen von der Aufnahme der Radträger dienen die Längslenker oftmals auch dazu, Federn und Federdämpfer abzustützen.
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Bei einer typischen Halbstarrachse ist die Achsbrücke als geschlossenes Rohr oder U-förmiges Profil ausgebildet und wird endseitig mit den Längslenkern verschweißt. Außerdem werden Federteller oder dergleichen sowie Halterungen für Federdämpfer oder Radträger als separat vorgefertigte Teile angeschweißt, und zwar üblicherweise seitlich des jeweiligen Längslenkers, so dass sie überwiegend ohne Unterstützung "in der Luft hängen". Um die notwendige Stabilität zu ermöglichen, sind die letztgenannten Teile normalerweise relativ schwer ausgebildet, was sich auf das Gesamtgewicht nachteilig auswirkt. Zudem bedeuten die zahlreichen Schweißnähte eine Schwächung der Gesamtstruktur und verkomplizieren den Fertigungsprozess.
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Die
US 4,787,680 A zeigt eine U-förmige Hinterachse für ein Kraftfahrzeug, mit einer Traverse, die gelenkig mit einer Fahrzeugkarosserie verbunden ist, sowie zwei Armen, an deren Enden Achsschenkel befestigt sind. Die Traverse und die Arme sind hierbei einstückig aus einem Rohr ausgebildet. Die Arme verlaufen im rechten Winkel zur Traverse nach hinten. Im Bereich der Traverse ist das Rohr derart umgeformt, dass es ein teilweise doppelwandiges Profil, bspw. in X-Form oder H-Form, aufweist. Hierdurch soll erreicht werden, dass die Traverse gleichzeitig biegesteif und torsionsweich ist.
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In der
US 6,126,199 A ist ein metallisches Aufhängungsteil für Kraftfahrzeuge beschrieben, das aus einem rohrförmigen Stück gefertigt ist und eine rohrförmige zentrale Zone aufweist, von der an jedem ihrer beiden Enden jeweils zwei Arme ausgehen, die im Wesentlichen den Querschnitt eines offenen Halbrohres haben. Der offene Teil des Profils ist durch ein angeschweißtes Metallband verschlossen. Die nach vorne gerichteten Arme jedes Endes dienen dabei zur direkten oder indirekten Anbindung an einen Fahrzeugaufbau, während die nach hinten gerichteten Arme die Verbindung mit der Hinterachse des Fahrzeugs gewährleisten.
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Die
EP 0 650 860 A1 offenbart eine geschweißte Kraftfahrzeug-Hinterachse, mit einem an einem Wagenkasten anlenkbaren Grundkörper, am Grundkörper verschweißten Radträgern sowie am Grundkörper vorgesehenen Aufnahmen für Schenkel, Lenker, Stoßdämpfer und/oder Federn. Der Grundkörper ist dabei mittels Hydroformung aus einem Rohrprofil hergestellt. Zur Aufnahme von Feder-Dämpfer-Baugruppen können Schweißmuttern an einem Endbereich des Grundkörpers angeordnet sein, mit denen Lagerbolzen verschraubt werden.
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In der
US 7,959,175 B2 ist eine Halbstarrachse gezeigt, bei der ein mittlerer Abschnitt und seitliche Armabschnitte aus einem einzigen Rohrstück gefertigt sind. Während sich der mittlere Abschnitt in Querrichtung des Fahrzeugs erstreckt, erstrecken sich die Armabschnitte schräg nach hinten. In einem gebogenen Übergangsabschnitt zwischen dem zentralen Abschnitt und dem jeweiligen Armabschnitt sind Anbindungsteile angeschweißt, über die die drehbare Verbindung mit einem Fahrzeugaufbau herstellbar ist. Die Armabschnitte weisen endseitige Öffnungen auf, in die jeweils Radanbindungselemente eingesteckt und hiermit verschweißt sind. Ein Radanbindungselement kann eine Platte zur Befestigung eines Radträgers aufweisen.
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Die
US 2011/0115183 A1 zeigt eine aus einem einzelnen Rohr gefertigte Querstrebe für eine Halbstarrachse, bei der in einem mittleren Abschnitt eine Seite des Rohrprofils konkav gegen die gegenüberliegende Seite umgefaltet ist. Seitliche Verbindungsabschnitte werden mit in Längsrichtung des Fahrzeugs verlaufenden Längslenkern der Halbstarrachse verschweißt. Die Längslenker können bspw. aus Vierkantrohren gefertigt sein, an die wiederum Radträger, Federteller und Ähnliches angeschweißt sind. Ein ähnlicher Aufbau mit einem Querträger und angeschweißten Längslenkern ist in der
US 6,022,034 A gezeigt, wobei in einem Verbindungsbereich zwischen Querträger und dem jeweiligen Längslenker noch ein Verstärkungsblech angeschweißt ist.
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Die
DE 21 64 530 A1 offenbart eine Achsanordnung für Fahrzeuge mit einer torsionsweichen Starrachse sowie an der Starrachse starr befestigten, torsions- und biegesteifen Lenkern, wobei die Starrachse in ihrer Symmetrieebene am Fahrzeugkörper gelagert ist. Gemäß einer Ausführungsform sind die als Schräglenker ausgebildeten Lenker einstückig mit der Starrachse ausgebildet und starr mit Verbindungsstangen verbunden, die an einem vorderen Ende schwenkbar am Fahrzeugaufbau gelagert sind. Eine ähnliche Achsanordnung ist aus der
DE 30 28 124 A1 bekannt, wobei endseitig der Lenker Aufnahmen für Radträger, Stoßdämpfer sowie Federteller angeschweißt sind.
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Aus der
DE 39 09 916 A1 ist eine Radaufhängung für luftgefederte Fahrzeuge bekannt, mit einem hohlen, als Schweißkonstruktion ausgeführten, radführenden Teil, sowie mit einem Balg, der sein Volumen beim Einfedern verkleinert, und einem damit verbundenen Lufttank, der sein Volumen beim Einfedern im Wesentlichen beibehält. Das radführende Teil, das beispielsweise als Verbundlenkerachse ausgebildet sein kann, ist dabei geschlossen ausgebildet und der Innenraum desselben ist mit dem Balg pneumatisch verbunden, so dass der Innenraum als Lufttank genutzt wird.
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Die
DE 40 24 256 A1 zeigt eine geschweißte Verbundlenker-Hinterachse für ein Kraftfahrzeug, mit zwei Achslenkern sowie einem zwischen diesen angeordneten Achsträger. Die Achslenker sind an ihrem Vorderende am Fahrzeugaufbau angeordnet und weisen am ihrem hinteren Ende jeweils eine Achszapfenaufnahme für die Hinterräder auf. Während die Achslenker als gebogene Flacheisen ausgebildet sind, ist der Achsträger als U-förmiges Rohr ausgebildet, das in einem mittleren Abschnitt einen Längsschlitz aufweist.
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Die
DE 100 53 411 A1 offenbart eine Fahrzeugachse, mit einem als hohle Schalenstruktur ausgebildeten Bauteil. Gemäß einem gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Fahrzeugachse als Verbundlenkerachse ausgebildet sein, wobei eine obere und eine untere Schale miteinander verschweißt werden und wobei an den so gebildeten Achskörper Lagergehäuse zur schwenkbaren Lagerung an einem Fahrzeugaufbau angeschweißt werden. Der Achskörper kann auch Auflager für Luftfedern oder Ähnlichem aufweisen.
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In der
JP 2000-318420 A ist eine Verbundlenkerachse gezeigt, wobei an einem Torsionsteil, das aus einem Rohrstück gebildet ist, nach vorne gerichtete Armteile mit Lagerhülsen zur Anbindung an einen Fahrzeugaufbau angeschweißt sind. Das Torsionsteil weist einen sich in Querrichtung erstreckenden mittleren Abschnitt auf, in dem das Rohrprofil konkav zurück gefaltet ist, sowie sich daran anschließende Armabschnitte, an denen endseitig ein Radträger mit einem Achszapfen zur Aufnahme eines Rades angeordnet ist. Eine ähnliche Verbundlenkerachse ist aus der
JP 2008-213603 A bekannt.
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Die
JP 2003-025821 A offenbart eine Verbundlenkerachse, mit einem Querträger, der mit zwei seitlichen Armabschnitten einstückig aus einem Rohrteil gebildet ist. An den Armabschnitten können Federaufnahmen sowie Achszapfen zur Lagerung von Rädern angeschweißt sein. Ein Teil des Querträgers ist entlang seiner Längsrichtung ausgeschnitten und auf der gegenüberliegenden Seite mit dem Querträger verschweißt.
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Die
WO 2003/053725 A1 zeigt eine Verbundlenkerachse, bei der ein quer verlaufende Torsionsabschnitt zusammen mit zwei nach vorne gerichteten Armabschnitten aus einem Rohrstück gefertigt ist. Die Armabschnitte dienen der drehbaren Verbindung mit einem Fahrzeugaufbau. Im Übergangsbereich zwischen dem Torsionsabschnitt und den Armabschnitten sind als Blechformteile ausgebildete Tragarme angeschweißt, die zur Aufnahme der Räder sowie zur Abstützung von Federn vorgesehen sind.
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Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet die Bereitstellung einer Hinterachsaufhängung mit einer Verbundlenkerachse, die hinsichtlich ihrer Stabilität und ggf. auch hinsichtlich ihres Gewichts optimiert ist, durchaus noch Raum für Verbesserungen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hinterachsaufhängung mit einer Verbundlenkerachse zur Verfügung zu stellen, die eine verbesserte Stabilität aufweist.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Hinterachsaufhängung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei die Unteransprüche vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung betreffen.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Durch die Erfindung wird eine Hinterachsaufhängung für ein Fahrzeug zur Verfügung gestellt. Die Hinterachsaufhängung ist insbesondere für Kraftfahrzeuge wie Lkw oder Pkw vorgesehen. Allerdings ist auch beispielsweise eine Anwendung für Anhänger möglich.
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Die Hinterachsaufhängung weist eine schwenkbar an einem Fahrzeugaufbau gelagerte Verbundlenkerachse auf, mit einem sich entlang der Y-Achse erstreckenden Torsionsabschnitt sowie zwei durch den Torsionsabschnitt verbundenen, sich entlang der X-Achse des Fahrzeugs nach hinten erstreckenden Lenkerabschnitten, die jeweils einen Radträger-Anbindungsbereich aufweisen. Die Bezeichnung "Fahrzeugaufbau" dient hierbei als Sammelbegriff für die Karosserie, das Chassis sowie ggf. einen Hilfsrahmen. Die Verbundlenkerachse ist an dem Fahrzeugaufbau schwenkbar gelagert, wobei die entsprechende Schwenkachse normalerweise in Richtung der Y-Achse (Querachse) verläuft. Üblicherweise ist die Verbundlenkerachse an einem Chassis des Fahrzeugs gelagert. Die Lagerung kann über elastische Lager, bspw. Gummi-Metall-Lager gegeben sein.
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Die Verbundlenkerachse weist einen Torsionsabschnitt auf, der sich entlang der Y-Achse (Querachse) des Fahrzeugs erstreckt. Der Torsionsabschnitt kann hierbei wenigstens abschnittsweise parallel zur Y-Achse verlaufen, wenigstens teilweise kann er aber auch im Winkel zu Y-Achse stehen. Weiterhin weist die Verbundlenkerachse zwei Lenkerabschnitte auf, die durch den Torsionsabschnitt verbunden sind und sich entlang der X-Achse nach hinten erstrecken. Die Lenkerabschnitte müssen hierbei nicht parallel zur X-Achse verlaufen, sondern können wenigstens abschnittsweise im Winkel hierzu verlaufen, sogar im rechten Winkel. Insgesamt erstrecken sie sich allerdings entlang der X-Achse, so dass man von einem "vorderen Ende" und einem "hinteren Ende" des jeweiligen Lenkerabschnitts sprechen kann. Jeder der Lenkerabschnitte weist einen Radträger-Anbindungsbereich auf. Dieser dient zur Anbindung eines Radträgers, der wiederum zur Aufnahme eines Rades des Fahrzeugs dient. Üblicherweise ist der Radträger-Anbindungsbereich in einem hinteren Teil des Lenkerabschnitts, bspw. im hinteren Drittel desselben, angeordnet. Im Radträger-Anbindungsbereich kann eine separat gefertigte Halterung für den Radträger mit dem Rohrprofil des Lenkerabschnitts verbunden, insbesondere verschweißt sein. Wie bei Verbundlenkerachsen üblich, ist der Torsionsabschnitt bevorzugt biegesteif, aber wenigstens teilweise torsionsweich ausgebildet, während die Lenkerabschnitte bevorzugt steif gegenüber Biegung und Torsion ausgebildet sind. Sowohl der Torsionsabschnitt als auch die Lenkerabschnitte können gerade, aber auch wenigstens abschnittsweise gebogen und/oder abgewinkelt ausgebildet sein.
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Erfindungsgemäß sind die Lenkerabschnitte mit dem Torsionsabschnitt einstückig aus einem Rohrprofil gebildet. D. h., es werden keine einzelnen, vorgefertigten Lenker mit einem Querträger verschweißt, der diese verbindet, sondern es wird eine einstückige Fertigung aus einem einzigen Rohrprofil vorgenommen. Bevorzugt besteht das Rohrprofil aus Metall, insbesondere Stahl, es kommen aber auch andere geeignete Materialien infrage, z. B. faserverstärkte Kunststoffe. Bei der Fertigung können sämtliche geeigneten Warm- und/oder Kaltumformverfahren eingesetzt werden. Insbesondere kann die Ausrichtung der Lenkerabschnitte zum Torsionsabschnitt durch einen oder mehrere Biegevorgänge eingestellt werden. Sowohl die Form des Rohrprofils als auch dessen Querabmessung können sich entlang seiner Länge ändern. Beispielsweise ist es denkbar, dass im Bereich des Torsionsabschnitt ein anderes Querschnittsprofil eingestellt wird als in den Lenkerabschnitten, um im ersteren Fall eine Torsionsweichheit bei gleichzeitiger Biegesteifheit zu erreichen. Der Querschnitt des Torsionsabschnitts kann bspw. durch Umformen auf einer Seite konkav und auf der gegenüberliegenden Seite konvex sein, so dass sich insgesamt ein U-förmiger Querschnitt ergibt. Dies ist nur ein Beispiel und es sind andere Formen denkbar, um die gewünschte Torsionsweichheit einzustellen. Insbesondere die Lenkerabschnitte können einen runden oder ovalen Querschnitt aufweisen. Zwischen dem Torsionsabschnitt und dem jeweiligen Lenkerabschnitt kann ein (insbesondere gebogener) Übergangsbereich angeordnet sein, den man wahlweise dem Torsionsabschnitt oder dem Lenkerabschnitt zuordnen kann.
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Durch die einstückige Fertigung der Lenkerabschnitte mit dem Torsionsabschnitt kann sich der Herstellungsprozess ggf. vereinfachen, da die separate Herstellung der Lenker und das Verschweißen derselben mit einem Querträger (bzw. einer Achsbrücke) entfallen. Insbesondere kommt es aber zu keiner unnötigen Materialschwächung durch die im Stand der Technik bekannten Schweißnähte, so dass das Bauteil insgesamt belastbarer wird. Dies gilt insbesondere, da die Übergangsbereiche zwischen den Lenkerabschnitten und dem Torsionsabschnitt erheblichen Torsionsmomenten ausgesetzt sein können, was eine Schweißnaht sowie das umgebende, wärmebeeinflusste Material in erheblicher Weise beanspruchen würde. Somit wird die Stabilität der Verbundlenkerachse verbessert.
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Durch die entfallenden Schweißnähte kann außerdem das Gesamtgewicht reduziert werden.
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Besonders bevorzugt weist das Rohrprofil beiderseits des Torsionsabschnitts jeweils einen Auflagerbereich auf, auf dessen Oberseite sich eine Feder und/oder ein Stoßdämpfer wenigstens indirekt abstützen kann. D. h., die zwischen der gefederten und der ungefederten Masse wirkenden Kräfte, die durch die Feder bzw. den Stoßdämpfer übertragen werden, wirken auf die Oberseite des genannten Auflagerbereichs ein. Es erfolgt also eine Krafteinleitung derart, dass die Kraft gewissermaßen direkt vom Rohrprofil aufgenommen wird. Dies steht im Gegensatz zum Stand der Technik, wo üblicherweise Halterungen für Stoßdämpfer oder Federn seitlich an die Längslenker angeschweißt werden. Bei einer derartigen Anordnung muss zum einen die Halterung in sich sehr stabil und daher normalerweise schwer sein, zum anderen ist eine aufwändige Schweißverbindung mit dem Lenker notwendig, um die auftretenden Kräfte und Drehmomente aufnehmen zu können. Zwar kann am hier beschriebenen Auflagerbereich ebenfalls eine Halterung für eine Feder (z. B. ein Federteller) oder einen Stoßdämpfer vorgesehen sein. Da die Krafteinleitung aber in Richtung auf das Rohrprofil erfolgt, ist die Verbindung mit der Halterung vergleichsweise geringen Belastungen ausgesetzt, so dass etwaige Schweißnähte sparsamer ausgeführt sein können oder ggf. völlig entfallen. Auch kann die entsprechende Halterung kleiner und leichter ausgeführt sein. Die mechanische Belastung für eine solche Halterung ist im Vergleich zum Stand der Technik gering, was die Gefahr von Beschädigungen reduziert und die Lebensdauer des Bauteils erhöht. Es ergibt sich insgesamt eine Gewichtsersparnis und die Stabilität und Haltbarkeit der Aufhängung werden weiter verbessert. Die beiden Auflagerbereiche sind beiderseits des Torsionsabschnitts ausgebildet, d. h. sie sind in den Teilen des Rohprofils angeordnet, die sich beiderseits an den Torsionsabschnitt anschließen. Dies bedeutet allerdings nicht zwangsläufig, dass die Auflagerbereiche entlang der Y-Achse seitlich des Torsionsabschnitts angeordnet sein müssen.
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Grundsätzlich ist denkbar, dass der Auflagerbereich jeweils durch einen Lenkerabschnitt gebildet ist und beispielsweise zwischen dem Torsionsabschnitt und dem Radträger-Anbindungsbereich angeordnet ist. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Auflagerbereich jeweils an einem endseitig eines Lenkerabschnitts angeordneten Endabschnitt ausgebildet. Der genannte Endabschnitt ist dabei selbstverständlich Teil des Rohrprofils. Hierbei bedeutet "endseitig", dass der Endabschnitt sich näher am jeweiligen Ende des Rohrprofils befindet als der Lenkerabschnitt, oder anders ausgedrückt, vom Torsionsabschnitt aus gesehen befindet sich der Endabschnitt auf der anderen Seites des Lenkerabschnitts. Insbesondere können die beiderseitigen Enden des Rohrprofils durch die Endabschnitte gebildet sein.
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Insbesondere kann der Endabschnitt zur Fahrzeugmitte nach innen verlaufen. Hierdurch ist es möglich, innenseitig des Radträgers vorhandenen Bauraum auszunutzen, um dort eine Feder und/oder einen Stoßdämpfer anzuordnen. Gegenüber dem Lenkerabschnitt mit dem Radträger-Anbindungsbereich verläuft der Endabschnitt entlang der Y-Achse zur Fahrzeugmitte hin, was ausdrücklich die Möglichkeit einschließt, dass der Endabschnitt im Winkel zur Y-Achse verläuft. Er kann aber insbesondere auch wenigstens überwiegend parallel zu Y-Achse verlaufen. Es versteht sich, dass bei dieser Ausgestaltung der Auflagerbereich gegenüber dem Radträger-Anbindungsbereich entlang der Y-Achse zur Fahrzeugmitte nach innen versetzt ist.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist der Auflagerbereich gegenüber dem Radträger-Anbindungsbereich entlang der X-Achse nach hinten versetzt. Dies schließt insbesondere die Möglichkeit ein, dass der Auflagerbereich insgesamt hinter dem Radträger-Anbindungsbereich angeordnet ist. Es ist allerdings auch möglich, dass Teile der genannten Bereiche sich bezüglich ihrer X-Koordinaten überschneiden, wobei allerdings die Zentren der jeweiligen Bereiche wie beschrieben versetzt sind. Beispielsweise kann dies bedeuten, dass in zusammengebautem Zustand die an einem Radträger angeordnete Drehachse eines Rades in X-Richtung vor der Mitte einer Feder bzw. eines Stoßdämpfers angeordnet ist, die sich auf dem Auflagerbereich abstützen.
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Des Weiteren kann der Auflagerbereich gegenüber dem Radträger-Anbindungsbereich entlang der Z-Achse nach unten versetzt sein. Eine derartige Ausgestaltung ist in vielen Fällen hinsichtlich des verfügbaren Bauraums und der Unterbringung einer Feder bzw. eines Stoßdämpfers vorteilhaft. Hierdurch wird der Bereich, in dem Feder bzw. Stoßdämpfer sich abstützen, gegenüber dem Radträger nach unten verlagert. Da der Bauraum nach oben hin in der Regel durch Teile der Karosserie oder des Chassis begrenzt ist, ist es hierdurch möglich, eine längere Feder bzw. einen längeren Stoßdämpfer zu verwenden. Darüber hinaus ergeben sich positive Auswirkungen für die Anbindung des Radträgers. Im Stand der Technik werden Halterungen für Federn oder Stoßdämpfer aus Stabilitätsgründen üblicherweise seitlich an den Längslenker sowie ggf. an die Achsbrücke angeschweißt und verlaufen entlang der Z-Achse etwa auf gleicher Höhe mit diesen. Soll sich die Feder bzw. der Stoßdämpfer unterhalb des Radmittelpunktes abstützen, muss daher eine entsprechende Halterung für den Radträger nach oben verlängert werden, wodurch sich ihr Gewicht erhöht. Dieses Problem ergibt sich bei der hier besprochenen Ausgestaltung nicht. Der durch das Rohrprofil gebildete Auflagerbereich ist gegenüber dem Anbindungsbereich nach unten versetzt, wobei der Radmittelpunkt in Z-Richtung auf Höhe des Lenkerabschnitts liegen kann. Eine Halterung für den Radträger kann hierbei kleiner und leichter ausgestaltet sein, da sie wenigstens überwiegend in Z-Richtung auf Höhe des Lenkerabschnitts angeordnet ist. Grundsätzlich kann der Auflagerbereich allerdings auch gegenüber dem Radträger-Anbindungsbereich nach oben versetzt sein oder auf gleicher Höhe mit diesem liegen. Im Rahmen einer entsprechenden Formgebung des Rohrprofils sind alle diese Varianten denkbar.
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Um den Auflagerbereich nach unten zu versetzen, könnte beispielsweise der oben genannte nach innen verlaufende Endbereich abwärts geneigt sein. Gemäß einer anderen Ausgestaltung schließt sich der Endabschnitt an einen abwärts verlaufenden Zwischenabschnitt an. Der Zwischenabschnitt, der selbstverständlich ebenfalls Teil des Rohrprofils ist, kann hierbei abschnittsweise parallel zur Z-Achse verlaufen. Er stellt gewissermaßen eine Verbindung zwischen dem Lenkerabschnitt mit dem Radträger-Anbindungsbereich und dem Endabschnitt her. Seine Funktion besteht darin, bereits den Anfang des Endabschnitts in der Höhe, also bevorzugt nach unten zu verlagern. Natürlich kann ein derartiger Zwischenabschnitt ebenso wie der o.g. Endabschnitt durch Biegen des Rohrprofils hergestellt werden.
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Um die Abstützung des Stoßdämpfers bzw. der Feder zu erleichtern, kann es vorteilhaft sein, dass die Oberseite des Auflagerbereichs abgeflacht ausgebildet ist. Eine derartig abgeflachte Oberfläche kann durch geeignete Umformung des Rohrprofils erstellt werden. Bspw. kann das Rohrprofil im Radträger-Anbindungsbereich einen runden Querschnitt haben, während im Auflagerbereich der Querschnitt insgesamt z. B. viereckig ist oder in einem unteren Bereich abgerundet und an der Oberseite gerade.
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Hinsichtlich der Anbindung der Verbundlenkerachse an den Fahrzeugaufbau sind unterschiedliche Varianten denkbar, z. B. auch solche, in denen eine Schwenkachse gegeben ist, die der Verlängerung des Torsionsabschnitts entspricht. Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist die Verbundlenkerachse über Anbindungsarme am Fahrzeugaufbau gelagert, die starr mit dem Rohrprofil verbunden sind und die sich entlang der X-Achse nach vorne erstrecken. Die starre Verbindung kann insbesondere durch Verschweißen der Anbindungsarme mit dem Rohrprofil hergestellt sein. Die Anbindungsarme können z. B. als Blechformteile hergestellt sein oder sie können ihrerseits teilweise Rohrprofile aufweisen. Endseitig der Anbindungsarme können Lagerhülsen ausgebildet oder angeschweißt sein, die der Aufnahme von Lagerzapfen dienen, die die schwenkbare Verbindung zum Fahrzeugaufbau herstellen. Selbstverständlich können auch Gummi-Metall-Verbundlager eingesetzt werden. Es ist möglich, dass sich die Anbindungsarme, der Torsionsabschnitt und zumindest Teile der Lenkerabschnitte innerhalb einer Ebene erstrecken (die je nach Schwenkposition der Verbundlenkerachse mit der X-Y-Ebene übereinstimmen kann). Im Allgemeinen erstrecken sich die Anbindungsarme nach vorne, was ausdrücklich die Möglichkeit einschließt, dass sie wenigstens abschnittsweise im Winkel zur X-Achse und sogar senkrecht zu dieser verlaufen.
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Die Anbindungsarme können mit den Lenkerabschnitten verbunden sein. Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung sind die Anbindungsarme mit dem Torsionsabschnitt verbunden. Dabei können die Anbindungsarme hinsichtlich ihrer Position entlang des Torsionsabschnitts in der Nähe der Lenkerabschnitte, also in relativ großem Abstand zueinander, oder aber auch eher mittig, mit geringerem Abstand angeordnet sein. Wie bereits dargelegt, kann die Verbindung insbesondere durch Verschweißen hergestellt sein.
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Vorteilhaft sind die Anbindungsarme mit dem Rohrprofil ausschließlich durch Schweißnähte verbunden, die wenigstens überwiegend parallel zum Rohrprofil verlaufen. Dies betrifft insbesondere die Ausführungsform, bei der die Anbindungsarme mit dem Torsionsabschnitt verbunden sind. In diesem Fall wird durch eine Anordnung der Schweißnähte entlang der Verlaufsrichtung des Rohrprofils verhindert, dass die Torsionseigenschaften desselben nachteilig beeinflusst werden. Auch ist es vorteilhaft, wenn Halterungen für Radträger, Federn und/oder Stoßdämpfer mit dem Rohrprofil ausschließlich durch Schweißnähte verbunden sind, die wenigstens überwiegend parallel zum Rohrprofil verlaufen.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Hinterachsaufhängung,
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2 eine rückwärtige Ansicht der Hinterachsaufhängung aus 1, sowie
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3 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie III-III in 2.
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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1 bis 3 zeigen verschiedene Ansichten einer erfindungsgemäßen Hinterachsaufhängung 1, die z. B. für einen Pkw oder Lkw verwendet werden kann. Die Hinterachsaufhängung 1 weist dabei eine Verbundlenkerachse 2 auf, die zur Anbindung von hier nicht dargestellten Rädern einer Fahrzeughinterachse an einen Fahrzeugaufbau 20 dient.
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Erkennbar ist ein einstückig gefertigtes Rohrprofil 3 bevorzugt aus Stahl, das über zwei Anbindungsarme 4 und an diesen angeordnete Schwenklager 5 mit Lageraufhängungen 21 des Fahrzeugaufbaus 20 verbunden ist. Die Verbindungsarme 4 sind hierbei über Schweißnähte 9 mit einem parallel zur Y-Achse verlaufenden Torsionsabschnitt 3.1 des Rohrprofils 3 verbunden. Die Schweißnähte 9 verlaufen parallel zum Rohrprofil 3, wodurch die Torsionseigenschaften desselben nur unwesentlich beeinträchtigt werden. An den Torsionsabschnitt 3.1 schließen sich seitlich jeweils Lenkerabschnitte 3.2 an, die insgesamt entlang der X-Achse nach hinten verlaufen. Vorliegend verlaufen die Lenkerabschnitte 3.2 – abgesehen von an die jeweils benachbarten Abschnitte 3.1, 3.4 angrenzenden Biegungen – parallel zur X-Achse.
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An jeden Lenkerabschnitt 3.2 schließt sich ein parallel zur Z-Achse abwärts verlaufender Zwischenabschnitt 3.4 an, auf den wiederum endseitig ein parallel zur Y-Achse nach innen (also zur Fahrzeugmitte) verlaufender Endabschnitt 3.5 folgt. Am Lenkerabschnitt 3.2 ist ein Radträger-Aufnahmebereich 3.3 ausgebildet, an dem eine Radträgerhalterung 6 angeschweißt ist. Die Verbindung ist über Schweißnähte 12 hergestellt, die parallel zum Rohrprofil 3 verlaufen. Die Radträgerhalterung 6 ist hierbei vereinfacht dargestellt. An ihr kann wiederum ein Radträger bspw. durch Verschrauben befestigt werden.
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Der Endabschnitt 3.5 weist einen Auflagerbereich 3.6 auf, an dessen Oberseite 3.7 sich eine Schraubenfeder 7 sowie ein Stoßdämpfer 8 abstützen. Sowohl die Schraubenfeder 7 als auch der Stoßdämpfer 8 stützen sich andererseits am Fahrzeugaufbau 20 ab. Am Auflagerbereich 3.6 sind ein Federteller 10 sowie eine Dämpferhalterung 11 vorgesehen, die mit dem Rohrprofil 3 verschweißt sein können. Auch hierbei können etwaige Schweißnähte insbesondere parallel zum Rohrprofil 3 verlaufen. Um die Aufnahme des Federtellers 10 und der Dämpferhalterung 11 zu erleichtern, ist die Oberseite 3.7 abgeflacht ausgebildet. Da allerdings sowohl die Schraubenfeder 7 als auch der Stoßdämpfer 8 überwiegend senkrechte Kräfte übertragen, sind der Federteller 10 sowie die Dämpferhalterung 11 in Wirkungsrichtung der Kräfte zwischen der Schraubenfeder 7 bzw. dem Stoßdämpfer 8 einerseits und dem Auflagerbereich 3.6 andererseits angeordnet. Dies bedeutet, dass diese Elemente 10, 11 insgesamt relativ materialsparend und leicht ausgestaltet sein können und dass zur Positionssicherung gegenüber dem Rohrprofil 3 allenfalls eine begrenzte Schweißverbindung notwendig ist, die zu keiner nennenswerten Materialschwächung führt. Dadurch, dass der Auflagerbereich 3.6 gegenüber dem Radträger-Aufnahmebereich 3.3 entlang der Z-Achse nach unten verlagert ist, ist es trotz einer vergleichsweise niedrigen Anordnung des Federtellers 10 und der Dämpferhalterung 11 möglich, die Radträgerhalterung 6 in Z-Richtung auf Höhe des Lenkerabschnitts 3.2 (also "neben" diesem) anzuordnen. Eine Verlängerung der Radträgerhalterung in Z-Richtung ist nicht nötig, weshalb sie klein und leicht ausgestaltet sein kann.
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Die Gesamtheit des Rohrprofils 3 mit dem Torsionsabschnitt 3.1, den Lenkerabschnitten 3.2, den Zwischenabschnitten 3.4 und den Endabschnitten 3.5 ist in sich einstückig ohne jegliche Schweißnähte gefertigt, was sich positiv auf die strukturelle Stabilität auswirkt. Das Rohrprofil 3 kann aus einem Rohling oder Halbzeug mittels geeigneter Kalt- und/oder Warmumformverfahren hergestellt werden. Lediglich die Anbindungsarme 4 sowie die Radträgerhalterung 6, der Federteller 12 und die Dämpferhalterung 13 sind durch Schweißverbindungen befestigt. Diese Schweißverbindungen sind allerdings lokal begrenzt und führen zu keiner kritischen Materialschwächung. Insbesondere sind die Anbindungsarme 4 sowie die Radträgerhalterungen 6 lediglich durch Schweißnähte 9, 12 mit dem Torsionsabschnitt 3.1 verbunden, die parallel zum Rohrprofil 3 verlaufen. Der Verlauf der Schweißnähte 9, 12 parallel zum Rohrprofil 3 ist vorteilhaft, aber nicht zwingend. Es ist auch eine zumindest teilweise nicht-parallele Ausrichtung möglich.
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In der Schnittdarstellung in 3 hat der Torsionsabschnitt 3.1 einen kreisförmigen Querschnitt. Dies ist allerdings rein beispielhaft bzw. vereinfachend zu verstehen. Es kann durch entsprechende Umformung ein anderer, z. B. U-förmiger, Querschnitt erzeugt werden, um die Torsionsweichheit des Torsionsabschnitts 3.1 zu verbessern und gleichzeitig seine Biegesteifigkeit zu erhalten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hinterachsaufhängung
- 2
- Verbundlenkerachse
- 3
- Rohrprofil
- 3.1
- Torsionsabschnitt
- 3.2
- Lenkerabschnitt
- 3.3
- Radträger-Anbindungsbereich
- 3.4
- Zwischenabschnitt
- 3.5
- Endabschnitt
- 3.6
- Auflagerbereich
- 3.7
- Oberseite
- 4
- Anbindungsarm
- 5
- Schwenklager
- 6
- Radträgerhalterung
- 7
- Schraubenfeder
- 8
- Stoßdämpfer
- 9, 12
- Schweißnaht
- 10
- Federteller
- 11
- Dämpferhalterung
- 20
- Fahrzeugaufbau
- 21
- Lageraufhängung
- X
- X-Achse
- Y
- Y-Achse
- Z
- Z-Achse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 4787680 A [0004]
- US 6126199 A [0005]
- EP 0650860 A1 [0006]
- US 7959175 B2 [0007]
- US 2011/0115183 A1 [0008]
- US 6022034 A [0008]
- DE 2164530 A1 [0009]
- DE 3028124 A1 [0009]
- DE 3909916 A1 [0010]
- DE 4024256 A1 [0011]
- DE 10053411 A1 [0012]
- JP 2000-318420 A [0013]
- JP 2008-213603 A [0013]
- JP 2003-025821 A [0014]
- WO 2003/053725 A1 [0015]
