DE2425740B2

DE2425740B2 - Hinterachse für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2425740B2
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: 1980-02-28
Also published as: DE2425740A1; DE2425740C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hinterachse für Kraftfahrzeuge mit starren, d. h. biege- und torsionsstei- ^fen 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.

Eine derartige Hinterachse ist durch die DE-OS 20119 bekannt Die Längslenker dieser bekannten Hinterachse sind aus Rohmaterial 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. Damif. 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 der die Fahrzeugräder unabhängig voneinander ein- und ausfedern können und bei der auf einen besonderen Stabilisator in der Regel verzichtet werden kann, weil die Querstrebe bereits eine Stabilisatorwirkung ausübt.

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, phne daß an den entstandenen Knoten bei Dreh- und Biegebeanspruchung unzulässige Spannungsspiizen 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.

ω 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.

J5 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 ar nähernd in der Mitte der Längslenkerhöhe befindet und ihre beiden Schenkel schräg nach vorne oder schräg nach hinten verlaufen.

In einer voi teilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Querstrebe aus zwei Winkelprofilen zusammengesetzt, weiche 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

F i g. 1 die Draufsicht einer bekannten Hinterachse, v/ie sie im Prinzip auch bei der Erfindung verwendet wird,

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

Fig.3 die Seitenansicht der erfindungsgemäßen Hinterachse entlang dem Schnitt HI-III der F i 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 angeordneten Winkelprofilen und Knotenblech,

Fig.6 eine weitere seitliche Ansicht entsprechend l· i g. 3, mit räumlich anders angeordnetem Knoten- ' blech.

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

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

F i g. 9 die seitliche Ansicht der Hinterachse gemäß Fig. 8.

Die Hinterachse besteht im wesentlichen aus Längslenkern 1 und 2, die aus Rohrmaterial hergestellt sind. Im Ausführungsbeispiel sind diese Längslenker 1 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 n'^ht näher ι dargestellten Fahrzeugaufbau 10 angelankt Die Lager 8 ^ und 9 sind zweckmäßigerweise elastisch ausgebildet Die beiden starren Längslenker I 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 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 ode/ Federbeine 11 und 12 erfolgen.

Die in F i g. 1 dargestellte Hinterachse verwirklicht J5 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 angeschlossen sind. Die Quersirebe 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.

Aus den Fig.2, 3 und 4 sind die Einzelheiten einer erfindungsgemäßen Hinterachsausführung zu erkennen. Die Querstrebe 3 besteht erfindungsgemäß aus einem Winkelprofil, welches räumlich derart angeordnet ist, daß sich seine Spitze 3a zumindest annähernd in der so Mitte der Höhe des Längslenkers 2 befindet Seine beiden Schenkel 3£>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 insbesondea-e aus den F i g. 2 und 4 zu erkennen. Durch das erfindungsgemäß verwendete Winkelprofil und durch dessen erfindungsgemäße räumliche Anordnung stoßen die beiden eo Schenkel 3b und 3c der Querstrebe 3 schräg an den rohrförmigen Längslenker 2 an. Die Schenkel 3h und 3c des Winkelprofils umfassen den Längslenker 2 somit schräg, so daß sich eine relativ lange Schweißnaht ergibt. Dadurch werden Spannungsspitzen in der Schweißverbindung vermieden. Das Winkelprofil ist direkt und einteilig an den 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, obnt daß dabei das Gewicht der Querstrebe 3 vergrößert zu werden braucht. Das Knotenblech 4 stützt 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 Wjnkelprofil 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 Quersirebe 3 dienenden Winkelprofils stehen in einem rechten oder kleineren Winkel zueinander. Wenn Jas Widerstandsmoment der Querstrebe 3 in der Ebene der ,Längslenker 1 und 2 im Vergleich zum Widerstandsmoment senkrecht zu den Längslenkern 1 und 2 angehoben werden muß. dann ist ein kleinerer Winkel 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/Längslenker 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. Dier, 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 Fi g. 2, 3,4 und 6 weisen die beiden Schenkel 3b und Zc 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, weiche 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 3£und 3c des Winkelprofils zu liegen. Es weist also nach hinten zum Fahrzeugrad hin. Diese mögliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Hinterachse ist in Fig.5 angedeutet Die wesentlichen Vorteile der Erfindung bleiben auch bei dieser Variante erh« Iten.
: In den F i g. 1 und 2 sind die Lager 8 und 3 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 des Kraftfahrzeuges, Bei der erfindungsgemäßen Hinterachse kann die Lagt 1er Querstrebe 3 in vorteilhafter Weise nach den fahrtechnischen Erfordernissen gewählt werden, ohne daß dadurch 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 1 bzw. 2 ist nämlich zwischen den Schenkeln 3b und 3c der Querstrebe 3 ausreichend Platz. In F i g. 7 ist diese Anordnung angedeutet. Diese Gegebenheiten machen sich auch dann günstig bemerk bar, 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 Ausführungsbeispiele lassen erkennen, daß die Lager 8 und 9 symmetrisch zur Längslenkerebene liegen und daher sehr einfach ausgeführt werden können.

Im Ausführungsbeispiel gemäß den Fig.2 und 4 umschließen die Schenkel 3b 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 Winkelprofil verschweißt werden.

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 3ia 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 Winkeiprofile 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 WinkeJprofilen 31 und 32 ist zwar etwas autwendiger, es kann dadurch aber ohne Schwierigkeiten ein größerer Gesamtquerschnitt der Querstrebe 3 erzielt werden, so daß mit dieser Hinterachse größere Kräfte übertragen werden können, unter anderem auch deshalb, weil die Längslenker von vier Schenkeln der Winkelpro/i/e umfaßt werden.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß das als Querstrebe 3 verwendete Winkelprofil in vielen Fällen aus einem Blechstreifen hergestellt

ίο werden kann. Der auf die erforderliche Länge zurechtgeschnittene Blechstreifen wird an seinen beiden Enden in einem Stanzvorgang entsprechend dem benötigten Schweißnahtverlauf zurechtgeschnitten. Anschließend wird der ausgestanzte Blechstreifen zum gewünschten Winkelprofil gebogen. Nach dem Biegen des Blechstreifens zu einem Winkel paßt der Stanzschnitt an die Längslenker. Weitere Arbeitsoperationen sind nicht erforderlich. Wie zuvor bereits ausgeführt übernimmt die Querstrebe bei der erfindungsgemäßen Hinterachse gleichzeitig eine Stabilisatorwirkung. Wenn die Drehsteifigkeit dieser so erzeugten Querstrebe in besonderen Fällen nicht ausreichen sollte, dann kann in einfacher Weise zwischen den Schenkeln des Winkelprofils ein zusätzlicher Drehstab angeordnet werden. Insbesondere in diesen Fällen kann es günstiger sein, für das Winkelprofil ein Walzprofil zu verwenden, welches zwar etwas teurer als ein aus Blech hergestelltes Profil ist, welches erforderlichenfalls aber in der Mitte mit einer Verdickung versehen werden kann, welche die Drehsteifigkeit des Profils erhöht, so daß auf einen besonderen Drehstab verzichtet werden kann. Auch bei Verwendung eines Walzprofils können die Enden der Querstrebe in einer Stanzoperation mit den benötigten Aussparungen versehen werden.

In den Ausführungsbeispielen ist die Neigung der beiden Schenkel des verwendeten Winkelprofils jeweils symmetrisch ausgeführt Es versteht sich, daß das bzw. die Winkeiprofile gegenüber den Längslenkern auch etwas verdreht eingebaut werden können, wenn dies aus Platzgründen notwendig ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hinterachse für Kraftfahrzeuge mit starren, d. h. biege- und torsionsste'fen 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 (3Zj und 3c) schräg 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 32aJ aufeinander stehen.

3. Hinterachse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schenkel (316 und 3Ic) des einen Winkelprofils (31) schräg nach oben und die beiden Schenke! (32b 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 (3b, 3c-, 3ib, 31c; 32b, 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 bzw. 2) und der Querstrebe (3) in an sich bekannter Weise ein Knotenblech (4 und 5) angeschweißt ist, welches sich auf oder in der Spitze (3a; 31a, 32a; des oder der Winkelprofile (31, 32) abstützt.

6. Hinterachse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Knotenblech (4; 5) — in der Längslenker-Seitenansichi 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 (3b, 3c, 3tb, 32b)des Winkelprofils (3,31,32) angeordnet ist