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Hinterachse für Kraftfahrzeuge
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Hinterachse für Erafifabrseuge,
mit zwei biege und drehsteifen Längsschwingen, die über gummielastische Körper schwenkbar
am Fahrzeugaufbau gelagert und miteinander über eine jeweils formsteif mit ihnen
verbundene biegsstei fe und drehweiche Querstrebe verbunden sind.
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Eine bekannte Hinterachse dieser Art ist beispielsweise in der DT-OS
2 220 119 beschrieben. Die Querstrebe dieser Hinterachse besitzt einen T-förmigen
Querschni@t mit einem horizontalen und einem vertikalen Profilsteg, wobei der horizontalliegende
Profil steg an den aus Rohrmaterial hergestellten Längsschwingen etwa radial, d.
h. in ihrem mittleren Bereich, angreift. Dieser mittlere Bereich einer hohl ausgebildeten
Längsschwinge ist vergleichsweise weich, so daß nicht völlig ausgeschlossen werden
kann, daß unter der Einwirkung einer an den Fahrzengräden angreifenden Seitenkraft
eine gewisse elastische Verformung der Anschlußstellen zwischen der Querstrebe einerseits
und den beiden Längsschwingen andererseits auftritt. Da sich dabei die beiden Längsschwingen
um eine Hochachse
drehen würden, hätte dies ein unerwünschtes -da
in die falsche Richtung gehendes- Eigenlenken der Hinterachse zur Folge.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hinterachse der eingangs
genannten Art in ihrer Steifigkeit gegenüber einwirkenden Seitenkräften ohne matteriellen
Mehraufwand so zu erhöhen, daß das zuvor erwähnte ungewünschte Eigenlenken der Hinterachse
infolge von Elastizitäten der Anschlußstellen zwischen Querstrebe einerseits und
Längs schwingen andererseits verringert wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst1 daß die Querstrebe
einen L- oder T-förmigen Querschnitt mit einem horizontalen und einem vertikalen
Profilsteg aufweist und daß der horizontale Profilsteg tangential im oberen oder
im unteren Bereich der Längsschwingen angreift.
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Durch diese Xaßnah:nen wird die elastische Verformbarkeit der An schlußstellen
zwischen Querstrebe und Längsschwinge weitgehend ausgeschaltet, da die Längsschwingen
in ihrem oberen bzw. unteren Bereich im Hinblick auf geingeleitete Kräfte besonders
steif sind.
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Hinterachsenfür Kraftfahrzeuge, bei denen eine zwei Längsschwingen
verbindende Querstrebe einen L- oder T-förmigen Querschnitt auf weist, sind als
solche bekannt (z.B. DT-OS 1 962 276, F-PS 867 698).
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Jedoch tritt das der Erfindung zugrundeliegende Problem in dieser
Form bei diesen bekannten Hinterachsen nicht a, weil die Quer strebe bei ihnen nicht
unmittelbar an den Längsschwingen angreift, sondern - z.T. zusammen mit den Längsschwingen-
an den Achszapfen bzw. an den Radträgern der Fahrzeugräder@ Eine besonders vorteilhafte
Weiterbildung der Erfindungszeichnet sich dadurch aus, daß die Längsschwingen und
deren Lagerstellen am Fahrzeugaufbau bei im oberen Bereich der Längsschwingen angreifen
dem-horizon.talen Profilsteg derart ausgebildet und angeordnet sind, daß die Torsionsachse
der Querstrebe bezogen auf die Fahrbahnbereits
bei Normalbelastung
des Fahrzeuges mindestens in der gleichen Höhe wie die Lagerstellen der Längsschwingen
liegt.
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Durch das Hochlegen der Torsionsachse der Querstrebe wird das Eigenlenkverhalten
des Fahrzeuges weiter verbessert. Sowie sie höher als die Lagersteilen der Längsschwingen
angeordnet ist, wird ein Rollgegenlenken erzielt, d. h. bei Rollneigung des Fahrzeuges
tritt eine Verkleinerung des Achsschräglaufs, ein Gegenlenken der 'Achse, auf. Eine
Tendenz des Fahrzeuges zum Übersteuern wird dadurch verringert bzw. eine Tendenz
zum Unter steuern erhöht. Durch Verlegen der Querstrebe hinter die Lagerstellen
der Längsschwingen -d. ho durch ihr Verschieben in Richtung Fahrzeugräder- kann
in vorteilhafter Weise dafür gesorgt werden, daß das Rollgegenlenken des Fahrzeuges
lastabhängig zunimmt. Der Einfluß der Fahrzeugzuladung und des Eraftstoffbehälterinhaltes
auf das Eigenlenkverhalten des Fahrzeuges wird verringert.
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Anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele
werden die Erfindung und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung erläuterte In
der Zeichnung zeigen in schematischer Darstellung Figur 1 die Drauf sicht einer
Kraftfahrzeughinterachse gemäß der Erfindung@ Figur 2 eine Seitenansicht dieser
achse geße der Schnittführung II in Figur 1 F Figur 3 die in Figur 2. gezeigte Hinterachse
in leicht abgewandelter Form@ Figur 4a eine Detaildarstellung der in Figur 1 gebis
4c zeigten Hinterachse für verachiedene Quer schnitte der Längs schwingen und
Figuren
5a bis 5c' eine weitere Detaildarstellung für verschiedene Querschnittsformen der
Querstrebe.
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Die beiden Längsschwingen 2 und 3 der in Figur 1 gezeigten Hinterachse
sind biege- und drehsteif ausgebildet und in den Lagerstellen 4 und 5 am nicht näher
dargestellten Fahrzeugaufbau 6 schwenkbar gelagert. Die Lagerstellen 4 und 5 sind
unter Verwendung nicht weiter dargestellter gummielastischer Körper so ausgebildet,
daß sie kugelige Bewegungen der Längsschwingen 2 und 3 zulassen. Die Fahrzeugräder
7 sind mit ihren Radachsen 9 an den nicht angelenkten Enden der Längsschwingen 2
und 3 gelagert. Die beiden biege- und drehsteifen Längsschwingen 2 und 3 sind durch
eine biegesteife,u aber drehweiche Querstrebe 1, die jeweils formsteif mit den Längsschwingen
verbunden ist, winkelsteif miteinander verbunden. Die Verbindung zwischen den Längs
schwingen 2 und 3 einerseits und der Querstrebe 1 sndereseits erfolgt durch Schweißen.
Die dargestellte Hinterachse verwirklicht eine leiste Konstruktion mit unabhängiger
Radaufhängung, bei der die Seitenführungskräfte nicht durch gesonderte Elemente
abgefangen werden müssen, weil die biegesteifen Längsschwingen winkelfest an der
biegesteifen Querstrebe angeschlossen sind. Diese Hinterachse ist leicht, einfach,
platzsparend und günstig in der Herstellung. Sie gewähr leistet trotz ihres einfachen
Aufbaus mit insgesamt nur zwei benötigten Lagerstellen eine hervorragende Hadführung.
Die Länge schwingen 2 und 3 sind aus Rohrmaterial oder als Blechkonstruktion hergestellt,
d. h. sie sind nicht massiv, sondern hohl Sie können beispielsweise einen der in
den Figuren 4a bis 4c gezeigten Querschnitte aufweisen. Die Querstrebe 1 weist erfindungsgemäß
einen L- oder T-förmigen Querschnitt mit einem horizontalen Profilsteg 11 und einem
vertikalen Profilsteg 12 auf. Weise die Figuren zeigen ist die Querstrebe 1 so angeordnet,
daß der horizontale Profilsteg 11 tangential im oberen Bereich der Längsschwingen
2 und 3 angreift. Die Abstützung der Beiden Längsschwingen gegen Querbewegung
erfolgt
also nicht im mittleren Bereich, d. h. im Bereich ihrer vergleichsweise weichen
Flanken, sondern in einem im Vergleich dazu steifen Bereich. Die Neigung der Längs
schwingen, sich unter der Einwirkung von an den Fahrzeugrädern 7 angreifenden Seitenkraften
infolge von durch die Flankenweichheit der ULngsschwingen bedingten Elastizitäten
im Bereich der Anschlußstelle zwischen Längs schwinge und Querstrebe um eine Hochachse
zu drehen, wird beseitigt, zumindest aber erheblich verringert. Dies läßt sich auch
dadurch erzielen, daß die Querstrebe so angeordnet wird> daß der horizontalliegende
Profilsteg 11 im unteren Bereich der Längsschwingen angreift. Zur weiteren Erhöhung
der Steifigkeit der Krafteinleitung können -wie in Figur 1 strichliert angedeutetdie
an den Längs schwingen 2 und 3 angreifenden Enden des horizontalen Profilstegs 11
kontenblechähnlich verbreitert werden.
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Während durch den auf den Längs schwingen 2 und 9 liegenden horizontalen
Profilsteg 11 eine Abstützung gegen Querbewegung bzw.
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gegen Drehbewegungen um eine Hochachse gegeben ist, wird durch den
vertikalen Profilsteg 12 das Kippen der Längsschwingen bzw.
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das Verdrehen der Längsschwingen um ihre Längsachsen behindert.
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Die Querstrebe 1 dient nicht nur zur Querabstützung der Hinter achse.
Sie wirkt gleichzeitig in bekannter Weise auch als Stabilisator. Ob für die Querstrebe,
wie in Figur @a ein T-förmiger Querschnitt oder wie in Figur 5b ein L-förmiger Querschnitt
ge wählt wird, hängt insbesondere von der Beanspruchung der Hinter achse ab. Günstiger
zu fertigen ist ein L-förmiger Querschnitt, weil dieser durch einfaches Abkanten
eines Blochstreifensgewonnen werden kann. Diese herstellungstechnischen Vorteile
können auch bei Einsatz eines T-förmigen Querschnittes ausgenutzt werden wenn wie
in Figur 5G gezeigt- zwei L-förmige Querschnitte zu einem T-förmigen Querschnitt
zusammengesetzt werden In den Ausführungsbeispielen greifi der horizontale Profilsteg
11 im oberen Bereich der Längsschwingen 2 und 3 an. Für diesen Fall sind -wie aus
den Figuren 2 und 3 ersichtlich ist die Längs schwingen 2 und 3 und deren Lagerstellen
4 und )> 5 am Fahrzeugaufbau 6 erfindungsgemäß
derart ausgebildet
und angeordnet, daß die mit M bezeichnete Torsionsachse der Querstrebe 1 gezogen
auf die Fahrbahn- bereits bei Normalbelastung des Fahrzeuges, wie sie in den Ausführungsbeispielen
angenommen wurde, mindestens in der gleichen Höhe wie die Lagerstellen 4 und 5 der
Längsschwinge 2 und 3 liegt.
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Im Ausführungsbeispiel«gemäß Figur 1 liegt die Torsionsachse M der
Querstrebe 1 einerseits um einen mit a bezifferten Abstand über und andererseits
um einen mit b bezifferten Abstand hinter der Lagerstelle 4 bzw. 5 der Längs schwingen.
Bei dieser Anordnung ergibt sich bei Rollneigung des Fahrzeuges ein lastabha'ngiges
Gegenlenken, welches bereits bei Normallast vorhanden ist und mit zunehmender Belastung
des Fahrzeuges größer wird. Die Rollachse, um welche die Rollbewegung des Achskörpers
stattfindet ist in Figur 2 gestrichelt eingezeichnet und mit X bezeichnet. Sie ist
durch die Lage der Lagerstellen 4 bzw. 5 einerseits und durch den Schnittpunkt der
durch die Torsionsachse M gelegten Horizontalebene mit der durch die Radachse 9
gelegten Vertikalebene definiert, Bei Zuladung des Fahrzeuges sinken die Lagerstellen
4 bzw. 5 ab, so daß die mit a bezeichnete Höhendifferenz zwischen Lagerstelle und
Torsionsachse größer wird und demzufolge die Rollachse steiler rerläuft, waa eine
Vergrößerung des Gegenlenkens bzw eine Verkleinerung des Achsschräglaufwinkels bedeutet.
Diese lastabhängige Vergrößerung des Gegenlenkens (Verkleinerung des Achsschräglaufs)
wird wesentlich durch die mit b bezeichnete Entfernung der Quer strebe 1 an den
Lagerstellen 4, 5 beeinflußt, denn die lastab gängige Veränderung der mit a bezeichneten
Höhendifferenz ist um so größer, je größer die Entfernung b ist0 Wenn die Querstrebe
1 also im Bereich der Lagerstellen 4, 5 angeordnet wird, d, Lz, b gleich 0 wird,
dann bleibt die Höhendifferenz a@auch bei Zuladung etwa konstant, so daß das bei
Rollneigung auftretende Gegenlenken aawc die Achsschräglaufverkleinerung durch die
Größe der Fahrzeugbaladung praktisch nicht mehr beeinflußt wirkt
Im
wesentlichen treten die gleichen Effekte auch bei der in Figur 3 gezeichneten Achsvariante
auf. Bei dieser Hinterachse verlaufen die beiden Längs schwingen bei Normallast
geneigt gegen die Fahrbahn, und zwar in der Weise, daß sie -von den Lagerstellen
aus gesehen- gegen die Fahrbahn hin abfallen. Solche geneigte Anordnung der Längeschwingen
wird mitunter bevorzugt, um unter Verwendung tiefgelegter kurzer Schraubenfeder
8 die Größe des Kofferraumes des Fahrzeuges möglichst wenig zu beeinträchtigen.
Man erkennt, daß die mit M bezifferte Torsionsachse der Querstrebe 1 in diesem Ausführungsbeispiel
in der gleichen Höhe liegt, wie die Lagerstellen 4 bzw. 5. Die mit a' bezifferte
Höhendifferenz ist also 0.
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Die nicht eingezeichnete Rollachse der Hinterachse verläuft dem zufolge
bei Normallast horizontal, was bedeutet, daß bei Normallast kein Rollgegenlenken
auftritt. Bei Beladung des Fahrzeuges werden die Lagerstellen 4 bzw. 5 wieder abgesenkt,
so daß sich eine mit der Beladung größer werdende Höhendifferenz zwischen der Torsionsachse
M und den Lagerstellen 4, 5 ergibt, Auch bei dieser Achskonstruktion tritt somit
ein mit wachsender Zuladung ansteigen des Rollgegenlenken auf. Man. erkennt, daß
die im Ausführungsbeispiel gewählte Neigung der Längsschwingen 2, 7 wenn vorausgesetzt
wird, daß der gewählte Querstrebenabstand b durch sonstige Erfordernisse fest vorgegeben
ist erst durch das Hochlegen des horizontalen Profilsteges 19 möglich wurde, weil
erst dadurch die Torsionsachse M der Querstrebe 1 auf die gleiche Höhe wie die Lagerstellen
4 und 5 gebracht wurdee Lägeedie Torsionsachse N tiefer, dann ergäbe sich eine negative
Höhendifferenz a, was @im Vergleich zu Figur 2- statt einer anateigenden eine abfallende
Rollachse X ur Folge hätte, so daß bei Roilneigung des Fahrzeuges anstelle des erwünschten
Gegen lenkens ein unerwünschtes Mitlenken der Fahrzeugräder auftreten werden Abschließend
sei vermerkt, daß auch Fälle @enkbar sind, in denen es sinnvoll wäre, den horizontalen
Profilsteg im Gegensatz zu den gezeigten Ausführungsbeispielen im unteren Bereich
der Längsschwingen angreifen zu lassen Das könnte z. B. in den Fällen sinnvoll sein,
in
denen die längs schwingen eine zur Neigung des Ausführungsbeispieles gemäß Figur
3 entgegengesetzte Neigung aufweisen und eine im oberen oderim mittleren Bereich
der längs schwingen verlaufende Torsionsachse M beim Rollen des Fahrzeuges ein zu
starkes Gegenlenken zur Folge hätte. Durch einen im unteren Bereich der Langsschwingen
angreifenden«torizontalen Profil steg würde die Torsionsachse X nach unten verlegt
werden und dadurch daß bei Rollneigung auftretende Gegenlenken verringert werden.
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L e e r s e i t e