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Die Erfindung betrifft eine Hinterachsaufhängung für ein Fahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1, mit einer Halterung zur schwenkbaren Anbindung eines Anbindungsabschnitts einer Halbstarrachse an einen Fahrzeugaufbau, welche Halterung bezüglich des Fahrzeugaufbaus stationär ist und eine erste und eine zweite Halteanordnung für einen Achsstift aufweist, die entlang einer Stiftachse beiderseits des Anbindungsabschnitts angeordnet sind.
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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 über einen in Querrichtung verlaufenden Querträger (teilweise auch als Achsbrücke 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).
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Die Halbstarrachse ist über zwei normalerweise symmetrisch bezüglich der Fahrzeugmitte angeordnete Halterungen schwenkbar mit dem Fahrzeugaufbau, üblicherweise dem Chassis, verbunden. Jede Halterung ist einerseits mit dem Fahrzeugaufbau verbunden, andererseits bildet sie eine Aufnahme für einen Achsstift, mittels dessen die Halbstarrachse z. B. über eine Gummi-Metall-Buchse schwenkbar gelagert ist. Die jeweilige Achse des Achsstifts, also die Stiftachse, kann hierbei, wie die Schwenkachse der Halbstarrachse, parallel zur Querachse (Y-Achse) des Fahrzeugs verlaufen oder aber im Winkel hierzu. Der Teil der Halbstarrachse, der zur schwenkbaren Lagerung vorgesehen ist, kann als Anbindungsabschnitt oder Lagerabschnitt bezeichnet werden. Er kann an einem der Längslenker ausgebildet sein oder an einem Ausleger bzw. Fortsatz, der von der Achsbrücke ausgeht.
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Die Halterung kann aus einem oder mehreren verschweißten Blechformteilen hergestellt sein und zwei Wangenabschnitte aufweisen, zwischen denen der Anbindungsabschnitt angeordnet ist und an denen der Achsstift gelagert ist. In Fahrtrichtung vor der Stiftachse sind die Wangenabschnitte über einen Verbindungsabschnitt miteinander verbunden, der dazu dient, eine notwendige Steifigkeit in Querrichtung herzustellen, die die Wangenabschnitte normalerweise nicht aufweisen. Die Wangenabschnitte und der Verbindungsabschnitt sind in der Regel aus einem einzigen Blechformteil hergestellt.
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Eine derartige Ausgestaltung weist verschiedene Nachteile auf. Einerseits wirken in Querrichtung auftretende Lagerkräfte primär auf die Wangenabschnitte, die nur eine begrenzte Steifigkeit aufweisen und durch den Verbindungsabschnitt nur bis zu einem gewissen Grad stabilisiert werden können. Dies führt zu ungewollten Verformungen der Wangenabschnitte und somit zu einer Bewegung des jeweiligen Lagers als Ganzes. Einerseits treten dabei Vibrationen auf, die unter NVH-Aspekten unerwünscht sind. Andererseits kann es zu einer frühzeitigen Materialermüdung und zum Versagen der Halterung kommen. Die begrenzte Stabilität im Bereich der Halterung führt auch dazu, dass das Verhalten der Halbstarrachse beim Einfedern nur bedingt kontrollierbar ist. Um eine annähernd ausreichende Steifigkeit in Querrichtung zu erreichen, muss vergleichsweise viel Material für die Halterung verwendet werden, was zu einem relativ hohen Gewicht führt. Hinzu kommt, dass die Halterung oftmals seitlich neben einem Tank des Fahrzeugs angeordnet ist, der bei einem Unfall vor einer Beschädigung durch Teile der Halbstarrachse bzw. des zugehörigen Schwenklagers geschützt werden muss. Um den Tank vor scharfen Kanten der Halterung zu schützen, muss oftmals ein zusätzlicher Schutzkörper zwischen der Halterung und dem Tank angebracht werden, wodurch sich das Gewicht weiter erhöht. Um ein Verrutschen der Gummi-Metall-Buchse (bzw. deren innerer Hülse) relativ zu den Wangenabschnitten zu verhindern, ist normalerweise ein Achsstift mit vergleichsweise großem Durchmesser notwendig, der mit einem hohem Anzugsmoment gesichert wird.
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Die
CN 202727914 U zeigt eine Baugruppe, die Teil einer Halterung zur Anbindung einer Verbundlenkerachse an einen Längsträger eines Fahrzeugs ist. Die Baugruppe besteht aus drei miteinander verschweißten Blechformteilen. Der Teil der Halterung, der das eigentliche Schwenklager aufnimmt, ist nicht gezeigt, sondern wird über Schraubverbindungen mit der Baugruppe verbunden.
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Die
CN 204077275 U offenbart eine Halterung zur Anbindung einer Verbundlenkerachse an einen Längsträger, die im Wesentlichen aus vier miteinander verschweißten Blechformteilen gebildet ist. Ein Hauptteil, an dem das Schwenklager der Verbundlenkerachse angeordnet ist, ist als U-Profil ausgebildet, das sich parallel zum Längsträger erstreckt und mit seiner Basis an diesem befestigt ist. Des Weiteren sind drei Verstärkungsplatten mit dem Hauptteil verschweißt. Alle Verstärkungsplatten sind in Fahrtrichtung vor dem Schwenklager angeordnet.
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Die
KR 10 2008 0035380 A offenbart eine spezielle Lagerbuchse für einen Längslenker einer Verbundlenkerachse. Die Lagerbuchse weist einen dem Fahrzeugaufbau zugeordneten Innenteil sowie einen dem Längslenker zugeordneten Außenteil auf, die über ein konzentrisch zwischengeordnetes Gummiteil miteinander verbunden sind. Um die Drehsteifigkeit der Lagerbuchse dynamisch anzupassen, ist vorgesehen, dass der Innenteil mittels eines Motors gegenüber dem Fahrzeugaufbau geschwenkt werden kann, um so die durch das Gummiteil erzeugte Rückstellkraft zu beeinflussen. Die Anbindung des Längslenkers an den Fahrzeugaufbau erfolgt über eine aus einem Blechformteil bestehende Halterung mit zwei Wangenabschnitten, die durch einen oberhalb sowie in Fahrtrichtung vor der Schwenkachse ausgebildeten Verbindungsabschnitt verbunden sind.
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Die
CN 204736669 U zeigt eine Halterung zur schwenkbaren Lagerung einer Verbundlenkerachse an einem Fahrzeugaufbau. Die Halterung ist aus einem einzigen Blechformteil gebildet, das mit dem Fahrzeugaufbau verschraubt wird. Zwei Wangenabschnitte sind über einen unterhalb der Schwenkachse angeordneten Verbindungsabschnitt miteinander verbunden, wobei sich an jeden der Wangenabschnitte ein in etwa parallel zur Schwenkachse verlaufender Befestigungsabschnitt anschließt. Sämtliche genannten Abschnitte sind einstückig miteinander ausgebildet und weisen randseitige durchgehende Flansche auf.
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Die
DE 10 2014 212 950 A1 offenbart eine Anbringungsstruktur für eine Verbundlenkerachse. Hierbei verläuft ein Seitenelement unter einem Heckbodenblech in Fahrzeuglängsrichtung und ein Türschweller verläuft auf der Fahrzeugaußenseite in Bezug auf das Seitenelement in Fahrzeuglängsrichtung. Ein seitliches Verbindungselement ist mit dem hinteren Ende des Türschwellers verbunden und an dem Längslenker angebracht. Eine Verbindungselementverstärkung ist an das seitliche Verbindungselement angefügt, und verstärkt dieses. Optional kann ein Stützelement vorgesehen sein, das sich über die eine untere sowie eine seitliche Fläche des Seitenelements bis zu einer Fläche auf der Fahrzeuginnenseite der Verbindungselementverstärkung erstreckt. Durch dieses als Blechformteil ausgebildete Stützelement soll die Steifigkeit verbessert werden können.
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Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet die Anbindung einer Halbstarrachse an einen Fahrzeugaufbau noch Raum für Verbesserungen. Dies betrifft insbesondere die Stabilisierung gegenüber seitlichen Kräften sowie die Optimierung des Gewichts.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optimierte Anbindung einer Halbstarrachse an einen Fahrzeugaufbau zur Verfügung zu stellen.
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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 Aufhängung ist insbesondere für Kraftfahrzeuge wie Lkw oder Pkw vorgesehen. Allerdings ist auch bspw. eine Anwendung für Anhänger möglich.
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Die Hinterachsaufhängung weist eine Halterung zur schwenkbaren Anbindung eines Anbindungsabschnitts einer Halbstarrachse an einen Fahrzeugaufbau auf. Üblicherweise ist die Halbstarrachse an einem Chassis des Fahrzeugs gelagert. Die Lagerung kann über elastische Lager, bspw. Gummi-Metall-Lager gegeben sein. Die Halbstarrachse kann insbesondere einen sich entlang der Y-Achse erstreckenden Torsionsabschnitt sowie zwei durch den Torsionsabschnitt verbundene, sich entlang der X-Achse des Fahrzeugs nach hinten erstreckende Lenkerabschnitte aufweisen. Sie kann insbesondere als Verbundlenkerachse ausgebildet sein. Die Bezeichnung „Fahrzeugaufbau“ dient hierbei als Sammelbegriff für die Karosserie, das Chassis sowie ggf. einen Hilfsrahmen. Die Verbundlenkerachse ist an dem Fahrzeugaufbau schwenkbar angebunden bzw. gelagert, wobei die entsprechende Schwenkachse in Richtung der Y-Achse (Querachse) verläuft. Derjenige Abschnitt der Halbstarrachse, der aufbauseitig angeordnet ist und der Anbindung dient, wird als Anbindungsabschnitt bezeichnet. Alternativ könnte man ihn auch als Lagerabschnitt bezeichnen. Selbstverständlich sind normalerweise zwei symmetrisch beiderseits der Fahrzeugmitte angeordnete Anbindungsabschnitte sowie zwei entsprechende Halterungen vorgesehen. Der Anbindungsabschnitt kann an einem Lenkerabschnitt ausgebildet sein oder aber als vom Lenkerabschnitt getrennter Abschnitt, der vom Torsionsabschnitt ausgeht. Es versteht sich, dass die Halterung bezüglich des Fahrzeugaufbaus stationär ist.
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Die Halterung weist eine erste und eine zweite Halteanordnung für einen Achsstift auf, wobei die Halteanordnungen entlang einer Stiftachse beiderseits des Anbindungsabschnitts angeordnet sind. Die Stiftachse ist hierbei durch den Achsstift vorgegeben und entspricht dessen Längsachse, die normalerweise seine Symmetrieachse ist. „Entlang der Stiftachse“ ist hierbei gleichzusetzen mit „in Verlaufsrichtung der Stiftachse“ und bedeutet nicht zwangsläufig, dass die jeweilige Halteanordnung exakt auf der Stiftachse liegt. Man kann also bei der Halterung eine erste und eine zweite Halteanordnung unterscheiden, die einander in Richtung der Stiftachse bezüglich des Anbindungsabschnitts gegenüberliegen. Anders ausgedrückt, der Anbindungsabschnitt ist zwischen den beiden Halteanordnungen angeordnet. Üblicherweise sind die Halteanordnungen voneinander separat, d. h. sie sind nur mittelbar über den Fahrzeugaufbau miteinander verbunden. Eine direkte Verbindung der Halteanordnungen ist im Rahmen der Erfindung denkbar, sie ist allerdings unter Stabilitätsaspekten unnötig und im Hinblick auf eine Gewichtsersparnis nicht bevorzugt. Die Bezeichnung „erste“ und „zweite“ Halteanordnung impliziert dabei keinerlei räumliche Reihenfolge, sondern dient nur der begrifflichen Unterscheidung. Die Halteanordnungen dienen dazu, den Achsstift, der die Stiftachse definiert, zu halten bzw. zu lagern. Dabei kann am Achsstift einseitig ein Kopf ausgebildet sein, der bspw. einen Innensechskant, Außensechskant oder ein anderes Mitnahmeprofil aufweisen kann. Ebenso kann der Achsstift wenigstens abschnittsweise ein Gewinde aufweisen, mit dem er bspw. mit einer Mutter oder einer der Halteanordnungen verschraubt wird, um seine Position zu sichern. Der Anbindungsabschnitt ist auf dem Achsstift schwenkbar gelagert, wobei normalerweise eine Lagerbuchse zwischengeordnet ist, die bspw. als Gummi-Metall-Verbundlager ausgebildet sein kann.
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Erfindungsgemäß weist die erste Halteanordnung ein Stabilisierungselement auf, mit einem Bogenabschnitt, der sich in Richtung der Stiftachse sowie tangential wenigstens teilweise um diese herum erstreckt und in dem der Achsstift gelagert ist, sowie sich beiderseits anschließende, am Fahrzeugaufbau befestigte Befestigungsabschnitte. Das Stabilisierungselement weist also wenigstens drei Abschnitte auf. Mit zwei Befestigungsabschnitten ist es am Fahrzeugaufbau befestigt. Zwischen diesen Befestigungsabschnitten ist der Bogenabschnitt angeordnet. Dieser erstreckt sich zum einen tangential wenigstens teilweise um die Stiftachse herum, wobei „tangential“ in Bezug auf eine durch die Stiftachse gegebene axiale Richtung zu verstehen ist. Dabei bedeutet „wenigstens teilweise“, dass sich der Bogenabschnitt in Zylinderkoordinaten über wenigstens einen Teil des vollen Winkelbereichs von 360° um die Stiftachse erstreckt, bevorzugt über wenigstens 180°. Dies ist allerdings nicht dahingehend auszulegen, dass der Bogenabschnitt parallel zur tangentialen Richtung, also gewissermaßen konzentrisch zur Stiftachse, verlaufen muss. Man könnte auch davon sprechen, dass die Stiftachse wenigstens teilweise vom Bogenabschnitt umgeben ist. Dabei erstreckt sich der Bogenabschnitt außerdem in Richtung der Stiftachse.
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Allein hierdurch ist der Bogenabschnitt in sich insbesondere gegenüber axial wirkenden Kräften (die wenigstens anteilig in Richtung der Querachse des Fahrzeugs wirken) vergleichsweise stabil. D. h., im Gegensatz zu oben beschriebenen Wangenabschnitten im Stand der Technik, die durch derartige Kräfte relativ leicht verformt werden können, ist der Bogenabschnitt strukturell stabilisiert. Da sich an den Bogenabschnitt beiderseits die Befestigungsabschnitte anschließen, die wiederum am Fahrzeugaufbau befestigt sind, weist das Stabilisierungselement insgesamt eine hohe Stabilität gegenüber einwirkenden Kräften auf, insbesondere gegenüber solchen, die in axialer Richtung bzw. in Querrichtung des Fahrzeugs einwirken. Der Achsstift ist dabei in dem Bogenabschnitt gelagert, was bedeutet, dass entweder durch den Bogenabschnitt selber oder durch ein in diesem angeordnetes weiteres Element ein Lager bzw. eine Aufnahme für den Achsstift gebildet ist. Kräfte zwischen dem Fahrzeugaufbau und der Halbstarrachse, die über den Achsstift übertragen werden, wirken somit auf das Stabilisierungselement ein, das wie geschildert diesen Kräften relativ gut widersteht. Es ist auch zu beachten, dass zumindest der Bogenabschnitt unmittelbar im Bereich der Stiftachse, genau gesagt um diese herum, angeordnet ist. Er ist somit nicht in seiner Gesamtheit seitlich zur Stiftachse versetzt, wodurch die auftretenden Kräfte ebenfalls besser aufgenommen werden können. Um die Stabilität zu verbessern, liegen die Befestigungsabschnitte bevorzugt flächig am Fahrzeugaufbau an.
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Aufgrund der verbesserten Steifigkeit des Stabilisierungselements wird eine mögliche Verformung der Halterung minimiert, wodurch sich die Bewegung der Halbstarrachse besser bestimmen lässt, was sich auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs positiv auswirkt. Weiterhin treten weniger Vibrationen auf, was unter NVH-Aspekten vorteilhaft ist. Schließlich erhöht sich die Lebensdauer der gesamten Halterung, da sie weniger Verformungen ausgesetzt ist. Auch kann die Halterung vergleichsweise materialsparend und daher leicht ausgeführt sein, da das Stabilisierungselement die Steifigkeit aufgrund seiner Struktur und nicht aufgrund eines erhöhten Materialaufwands verbessert.
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Der Begriff „Bogenabschnitt“ ist nicht dahingehend auszulegen, dass dieser Abschnitt gekrümmt oder bogenförmig ausgebildet sein muss. So könnte der Bogenabschnitt bspw. auch aus einer Reihe von abgewinkelten Flächen ausgebildet sein, die sich jeweils parallel zur Stiftachse erstrecken. Allerdings ist eine wenigstens abschnittsweise gebogene Ausgestaltung bevorzugt. Insbesondere kann das Stabilisierungselement im Querschnitt Omega-förmig ausgebildet sein, wobei die Basis des „Omega“ durch die beiden Befestigungsabschnitte gebildet wird und der dazwischen liegende runde Teil durch den Bogenabschnitt. Das Stabilisierungselement kann insbesondere als Blechformteil gefertigt sein, wobei der Bogenabschnitt bspw. als gebogener Blechabschnitt und die Befestigungsabschnitten als abgewinkelte Blechabschnitte ausgebildet sind. Daneben kann das Stabilisierungselement aber auch bspw. einstückig als Strangpressprofil ausgebildet sein.
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Allgemein ist die Halterung an einem Fahrzeugaufbau befestigt, wobei sie üblicherweise am Fahrzeugchassis befestigt ist. Insbesondere kann eine Befestigung an einem Längsträger vorgesehen sein. Dabei können die Befestigungsabschnitte des Stabilisierungselements an einer Unterfläche, also einer nach unten weisenden Fläche des Längsträgers befestigt sein.
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Wie bereits oben erläutert, impliziert die Bezeichnung der beiden Halteanordnungen keinerlei räumliche Reihenfolge. Gemäß einer Ausgestaltung ist die erste Halteanordnung bezüglich einer Fahrzeugmitte innenseitig angeordnet. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Halterung im Bereich eines Fahrzeugtanks angeordnet ist. In diesem Fall muss der Fahrzeugtank bei Unfällen vor einer Beschädigung geschützt werden, was sich insbesondere durch eine geeignete Ausgestaltung der ersten Halteanordnung erreichen lässt, die im Weiteren noch erläutert wird.
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Es ist denkbar, dass der Achsstift unmittelbar im Bogenabschnitt gelagert ist. Hierzu kann bspw. der Bogenabschnitt auch wenigstens abschnittsweise gegenüber den Befestigungsabschnitten verdickt sein, um seine Stabilität weiter zu erhöhen. Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist in dem Bogenabschnitt eine Achsaufnahme für den Achsstift befestigt. Dabei ist der Achsstift wenigstens abschnittsweise in der Achsaufnahme aufgenommen bzw. darin gelagert. Eine derartige Achsaufnahme kann bspw. mit einer Innenseite des Bogenabschnitts verschweißt sein. Entsprechende Schweißnähte können bspw. an den Rändern eines Kontaktbereichs zwischen Achsaufnahme und Bogenabschnitt angeordnet sein. Um mehr Schweißnähte anzubringen bzw. diese besser positionieren zu können, kann der Bogenabschnitt auch wenigstens eine radial durchgehende Ausnehmung, bspw. einen Schlitz oder ein Fenster aufweisen. Die Schweißnaht kann dann an dem Schlitz bzw. am Rand des Fensters hergestellt werden, wobei mit dem Schweißwerkzeug gewissermaßen durch die entsprechende Ausnehmung hindurchgreifend die Achsaufnahme und der Bogenabschnitt verbunden werden. Bspw. kann wenigstens eine Ausnehmung in Längsrichtung des Fahrzeugs vor der Stiftachse und eine weitere hinter der Stiftachse angeordnet sein. Weiterhin kann eine Ausnehmung entlang der Hochachse des Fahrzeugs unterhalb der Stiftachse angeordnet sein. Die Achsaufnahme kann den Achsstift in tangentialer Richtung vollständig umgeben, also ringartig oder rohrartig ausgebildet sein. Die Achsaufnahme weist eine innere Ausnehmung zur Aufnahme des Achsstiftes auf. Die Ausnehmung ist normalerweise durchgehend ausgebildet, kann allerdings auch als Sackloch ausgebildet sein. Normalerweise ist eine einzige, einstückige Achsaufnahme vorgesehen, es wäre aber auch denkbar, dass bspw. entlang der axialen Richtung mehrere Achsaufnahmen angeordnet sind.
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Gemäß einer Ausgestaltung weist die Achsaufnahme ein Innengewinde auf, das mit einem Außengewinde des Achsstifts zusammenwirkt. D. h., beim Zusammenbau wird der Achsstift mit seinem Außengewinde in das Innengewinde der Achsaufnahme eingeschraubt, wodurch er in axialer Richtung im Wesentlichen festgelegt ist. Insbesondere kann der Achsstift dabei auf Seiten der zweiten Halteanordnung einen Kopf aufweisen und somit die Gestalt einer Befestigungsschraube haben. Diese Ausgestaltung ist insbesondere dann bevorzugt, wenn die erste Halteanordnung bezüglich der Fahrzeugmitte innenseitig angeordnet ist.
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Insbesondere wenn die erste Halteanordnung außenseitig angeordnet ist, ist es bevorzugt, dass die zweite Halteanordnung ein Innengewinde aufweist, das mit einem Außengewinde des Achsstifts zusammenwirkt. In diesem Fall ist die innere Ausnehmung der Achsaufnahme der ersten Halteanordnung bevorzugt glatt, also gewindelos, ausgebildet. Auch hier, wie bei der oben geschilderten Ausgestaltung, ist gewährleistet, dass der Achsstift von der Außenseite des Fahrzeugs eingeschraubt werden kann, was die Einbindung in den herkömmlichen Montageprozess ermöglicht, bei dem die Hinterachse erst in einem späten Stadium des Montageprozesses, nach dem Tank montiert wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Stabilisierungselement einteilig ausgebildet. Es kann insbesondere einstückig gefertigt sein, z. B. aus einem einzigen Blechformteil, wie oben beschrieben. Auch ist es denkbar, dass Stabilisierungselement aus einem abgelängten Strangpressprofil hergestellt wird, wobei im Gegensatz zu einem Blechformteil der Querschnitt der einzelnen Abschnitte (Bogenabschnitt, Befestigungsabschnitte) optimiert werden kann. Daneben sind allerdings auch Ausführungsformen denkbar, bei denen das Stabilisierungselement aus zwei oder mehreren Einzelteilen zusammengesetzt ist, die miteinander verbunden sind, bspw. durch Verschweißen. Eine mögliche Ausgestaltung wäre, dass der Bogenabschnitt sowie die Befestigungsabschnitten jeweils als separate Teile vorgefertigt und miteinander verschweißt werden. Hierdurch können die Abmessungen oder Materialeigenschaften der einzelnen Abschnitte besser individuell gestaltet werden.
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Um die Stabilität der ersten Halteanordnung und ihre Anbindung an den Fahrzeugaufbau zu verbessern, ist es vorteilhaft, dass sie auf einer vom Anbindungsabschnitt abgewandten Seite ein plattenförmiges erstes Halteelement aufweist, das sich quer zur Stiftachse erstreckt und das mit einer ersten Seitenfläche des Fahrzeugaufbaus sowie wenigstens indirekt mit dem Stabilisierungselement verbunden ist. Die Seitenfläche weist hierbei zur Seite, was bedeutet, dass sie entweder senkrecht verläuft oder aber in einem Winkel zur Senkrechten, der kleiner ist als 90°. Das genannte Halteelement kann insbesondere als Blechformteil ausgebildet sein und dabei überwiegend eben oder geringfügig gekrümmt bzw. abgewinkelt sein. Es erstreckt sich quer zur Stiftachse, also in radialer und tangentialer Richtung, wobei es im Allgemeinen nicht exakt parallel zur radial-tangentialen Ebene verläuft. Es ist mit einer ersten Seitenfläche verbunden, die insbesondere eine Seitenfläche eines Längsträgers sein kann, wenn die o.g. Verbindungsabschnitte mit einer Unterfläche des Längsträgers verbunden sind. Weiterhin ist es wenigstens indirekt mit dem Stabilisierungselement und insbesondere mit dessen Bogenabschnitt verbunden. Bei einer direkten Verbindung können sich Probleme hinsichtlich der zulässigen Fertigungstoleranzen ergeben, weshalb die Verbindung bevorzugt indirekt, bspw. über die o.g. Achsaufnahme gegeben ist. Dabei ist das erste Halteelement beabstandet zum Stabilisierungselement angeordnet. Die genannten Verbindungen können insbesondere durch Verschweißen hergestellt sein. Dabei kann die Achsaufnahme einerseits mit dem Halteelement verschweißt sein und andererseits mit dem Stabilisierungselement. Bspw. kann die Achsaufnahme als Schweißmutter ausgebildet sein, mit deren Innengewinde ein Außengewinde des Achsstifts verschraubt wird.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die erste Halteanordnung auf einer dem Anbindungsabschnitt zugewandten Seite ein plattenförmiges Anschlagelement aufweist, das sich quer zur Stiftachse erstreckt und das einen Anschlag für eine Lagerbuchse bildet. Das Anschlagelement kann wiederum aus einem Blech gebildet sein. Es ist bevorzugt benachbart, allerdings beabstandet, zum Stabilisierungselement angeordnet. Optional kann es allerdings auch mit dem Stabilisierungselement verschweißt sein. Hierzu kann das Stabilisierungselement bspw. abgestellte Flansche aufweisen, mit denen das Anschlagelement verschweißt ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Anschlagelement mit der Achsaufnahme, sofern diese vorhanden ist, verschweißt sein. Über die Achsaufnahme kann eine indirekte Verbindung zum Stabilisierungselement gegeben sein. Bei der Lagerbuchse handelt es sich selbstverständlich um eine Lagerbuchse, die auf dem Achsstift aufsitzt und zwischen diesem und dem Anbindungsabschnitt der Halbstarrachse angeordnet ist. Man könnte auch sagen, dass das Anschlagelement in axialer Richtung zwischen der Lagerbuchse und dem Stabilisierungselement und/oder der Achsaufnahme zwischengeordnet ist. Seine Funktion besteht vornehmlich darin, eine axiale Bewegung der Lagerbuchse zu beschränken. Daneben kann es aber auch zur weiteren strukturellen Stabilisierung der ersten Halteanordnung beitragen. Es versteht sich, dass das Anschlagelement eine Ausnehmung aufweisen muss, durch die der Achsstift hindurchgeführt ist.
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Gemäß einer Ausgestaltung können das Stabilisierungselement, das erste Halteelement sowie das Anschlagelement einstückig gefertigt sein, was aus Kostengründen bevorzugt ist. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind das erste Halteelement und/oder das Anschlagelement jedoch separat vom Stabilisierungselement gefertigt. Insbesondere können alle drei Elemente separat voneinander gefertigt sein. D. h., die entsprechenden Elemente werden z. B. aus Blech einzeln gefertigt und danach - sofern erforderlich - miteinander verbunden, z. B. verschweißt. Es sind auch Ausgestaltungen denkbar, bei denen Teile eines Elements einstückig mit einem anderen Element gefertigt sind. Bspw. könnte ein Verbindungsabschnitt einstückig mit dem ersten Halteelement gefertigt sein, während der Bogenabschnitt ein hiervon separat gefertigtes Teil darstellt. Dies ist rein beispielhaft zu verstehen und es sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche andere Möglichkeiten denkbar.
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Hinsichtlich der Ausgestaltung der zweiten Halteanordnung sind verschiedene Möglichkeiten gegeben. Prinzipiell könnte diese sogar entsprechend der ersten Halteanordnung ein wie oben beschriebenes Stabilisierungselement aufweisen. Dies ist allerdings unter Stabilitätsaspekten normalerweise unnötig und die zweite Halteanordnung kann vergleichsweise einfach und materialsparend ausgeführt sein. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist sie ein plattenförmiges zweites Halteelement auf, das sich quer zur Stiftachse erstreckt und mit einer zweiten Seitenfläche des Fahrzeugaufbaus verbunden ist. Falls das zweite Halteelement an einer Seitenfläche eines Längsträgers angeordnet ist, ist dies in der Regel die zum ersten Halteelement gegenüber liegende Seite dieses Längsträgers. Das zweite Halteelement kann ähnlich dem oben beschriebenen ersten Halteelement aus Blech geformt sein, wobei es aufgrund seiner Position auf Seiten des Anbindungsabschnitts unmittelbar einer Lagerbuchse zugewandt sein kann, für die es einen Anschlag bildet. Weiterhin kann das zweite Halteelement ein Widerlager für einen Kopf des Achsstiftes bilden. Selbstverständlich muss es eine Ausnehmung aufweisen, durch die der Achsstift hindurchgeführt ist. Falls auf Seiten der zweiten Halteanordnung ein oben beschriebenes Innengewinde ausgebildet sein soll, kann bspw. eine Gewindemutter am zweiten Halteelement angeschweißt sein, welches selber als Blechteil ausgebildet ist.
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Da ein maßgeblicher Teil der auftretenden Kräfte durch die erste Halteanordnung und insbesondere durch deren Stabilisierungselement aufgenommen wird, muss das zweite Halteelement insbesondere in axialer Richtung nicht besonders steif sein, sondern kann zumindest in dieser Richtung flexibel ausgebildet sein. So kann es dünner ausgebildet sein als das erste Halteelement (sofern dieses vorhanden ist). Die Flexibilität des zweiten Halteelements kann gezielt für einen verbesserten Montagevorgang genutzt werden. Hierzu wird der Abstand des Anschlagelements, sofern vorhanden, zum zweiten Halteelement etwas größer eingestellt als die Länge der einzusetzenden Lagerbuchse, um das Einfädeln der Verbundlenkerachse zu erleichtern. Wird der Achsstift eingesetzt und bspw. mit einem Innengewinde der Achsaufnahme verschraubt, so kann durch einen Kopf des Achsstifts eine axiale Kraft auf das zweite Halteelement ausgeübt werden, die das zweite Halteelement gewollt verformt und die Lagerbuchse zwischen Anschlagelement/Achsaufnahme und dem zweiten Halteelement klemmt. Ebenso kann eine Klemmung erreicht werden, falls das Innengewinde auf Seiten der zweiten Halteanordnung ausgebildet ist.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Hinterachsaufhängung gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 eine weitere perspektivische Darstellung eines Teils der Hinterachsaufhängung aus 1;
- 3 eine perspektivische Darstellung von Elementen der Hinterachsaufhängung aus 1;
- 4 eine vereinfachte teilweise Schnittdarstellung der Hinterachsaufhängung aus 1;
- 5 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie V-V in 4;
- 6 eine teilweise Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Hinterachsaufhängung gemäß einer zweiten Ausführungsform; sowie
- 7 eine Schnittdarstellung eines Stabilisierungselements gemäß einer dritten Ausführungsform.
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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 und 2 zeigen perspektivische Ansichten, jeweils von schräg unten, einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hinterachsaufhängung 50, bei der eine (aus Gründen der Übersichtlichkeit nur in 4 und 5 dargestellte) Verbundlenkerachse 40 mittels zweier Halterungen 1 schwenkbar mit einem Fahrzeugaufbau 20 verbunden ist. Die Halterungen 1 sind bezüglich der Fahrzeugmittelachse symmetrisch ausgebildet, weshalb hier nur eine Halterung 1 dargestellt ist. Eine erste Halteanordnung 2 sowie eine zweite Halteanordnung 10 sind mit einem Längsträger 21 des Fahrzeugaufbaus 20 verbunden. Die beiden Halteanordnung in 2, 10 dienen zur Lagerung eines Achsstiftes 7, der in zusammengebautem Zustand von einer Lagerbuchse 8 umgeben ist, welche wiederum in eine hierfür vorgesehene Ausnehmung eines Anbindungsabschnitts 40.1 der Verbundlenkerachse 40 eingepresst ist. Wie aus der teilweisen Schnittdarstellung entlang der Y-Z-Ebene in 4 hervorgeht, ist die Lagerbuchse 8 als Gummi-Metall-Lager ausgebildet, mit einer inneren Metallhülse 8.1, einer äußeren Metallhülse 8.3 sowie einem zwischen diesen angeordneten Gummielement 8.2. In 4 sowie in der nachfolgend noch zu beschreibenden 6 sind der Achsstift 7 sowie die innere Metallhülse 8.1 nicht angeschnitten. Durch den Achsstift 7 ist eine Stiftachse S vorgegeben, um die der Anbindungsabschnitt 40.1 schwenkbar gelagert ist. Die beiden Halteanordnungen 2, 10 sind entlang der Stiftachse S, welche die axiale, radiale und tangentiale Richtung definiert, beiderseits des Anbindungsabschnitts 40.1 angeordnet bzw. dieser ist zwischen ihnen angeordnet.
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Die erste Halteanordnung 2 weist ein Stabilisierungselement 3 auf, das mit einer Unterfläche 21.1 des Längsträgers 21 verschweißt ist. Auf einer dem Anbindungsabschnitt 40.1 zugewandten Seite ist ein plattenförmiges Anschlagelement 5 angeordnet, das überwiegend innerhalb der radial-tangentialen Ebene verläuft und durch einen ersten Spalt 13 gegenüber dem Stabilisierungselement 3 beabstandet ist. Auf einer vom Anbindungsabschnitt 40.1 abgewandten Seite ist ein plattenförmiges erstes Halteelement 4 angeordnet, das mit einer ersten Seitenfläche 21.2 des Längsträgers 21 verschweißt und durch einen zweiten Spalt 14 gegenüber dem Stabilisierungselement 3 beabstandet ist. Die genannten Elemente 3, 4, 5 sind vorliegend als Blechformteile ausgebildet und können somit kostengünstig hergestellt werden. Alternativ könnte das Stabilisierungselement 3 bspw. auch als Strangpressprofil hergestellt sein. Das erste Halteelement 4 sowie das Anschlagelement 5 sind mit einer Achsaufnahme 6 verschweißt, die ihrerseits mit dem Stabilisierungselement 3 verschweißt ist. Die der ersten Halteanordnung 2 gegenüberliegende zweite Halteanordnung 10 ist bei diesem Ausführungsbeispiel durch einen plattenförmiges zweites Halteelement 11 gebildet, das ebenfalls als Blechformteil ausgebildet und mit einer zweiten Seitenfläche 21.3 des Längsträgers 21 verschweißt ist.
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3 zeigt in perspektivischer Darstellung Elemente der ersten Halteanordnung 2, nämlich das Stabilisierungselement 3, das Anschlagelement 5 sowie die rohrförmige Achsaufnahme 6. Aus dieser 3 sowie aus der Schnittdarstellung in 5 wird besonders gut deutlich, dass das Stabilisierungselement 3 insgesamt Omega-förmig ausgebildet ist, wobei ein erster Verbindungsabschnitt 3.2 und ein zweiter Verbindungsabschnitt 3.3 beiderseits eines Bogenabschnitts 3.1 angeordnet sind. Da das Stabilisierungselement 3 aus einem streifenförmigen Blechrohling gefertigt wurde, erstrecken sich die genannten drei Abschnitte 3.1, 3.2, 3.3 in axialer Richtung, wobei sich der Bogenabschnitt 3.1 in tangentialer Richtung entlang eines Gesamtwinkels von ca. 260° um die Stiftachse S erstreckt. Entlang eines Winkels von ca. 180° verläuft der Bogenabschnitt dabei parallel zur tangentialen Richtung. Die beiden Verbindungsabschnitte 3.2, 3.3 sind mit dem Längsträger 21 verschweißt, wodurch eine sichere Anbindung des Stabilisierungselements 3 gewährleistet ist.
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Innerhalb des Bogenabschnitts 3.1 ist die Achsaufnahme 6 angeordnet, welche wiederum den Achsstift 7 aufnimmt. Somit ist letzterer innerhalb des Bogenabschnitts 3.1 gelagert. Dabei ist die Achsaufnahme 6 über axial verlaufende Schweißnähte 15 mit dem Stabilisierungselement verbunden. Kräfte zwischen Fahrzeugaufbau 20 und Verbundlenkerachse 40, die über den Achsstift 7 übertragen werden, wirken über die Achsaufnahme 6 auf das Stabilisierungselement 3. Dieses weist aufgrund seiner gewölbten Struktur, die sich einerseits axial und andererseits tangential erstreckt, eine hohe Stabilität auf, insbesondere gegenüber axialen Kräften bzw. Kräften, die in Richtung der Querachse (Y-Achse) wirken. Von besonderer Bedeutung ist hierbei, dass sich das Stabilisierungselement 3 mit seinem Bogenabschnitt 3.1 gewissermaßen benachbart zur Stiftachse S um diese herum angeordnet ist und daher axiale Kräfte keine oder nur geringfügige Biegemomente ausüben können. Die Stabilität der ersten Halteanordnung 2 wird noch durch das erste Halteelement 4 verbessert, das einerseits mit der Seitenfläche 21.2 und andererseits durch eine ringförmige Schweißnaht 16 mit der Achsaufnahme 6 verschweißt ist, welche durch eine Ausnehmung des Halteelements 4 hindurchgeführt ist.
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Um einen sicheren Eingriff zwischen dem Achsstift 7, der vorliegend nach Art einer Schraube mit einem Kopf 7.1 sowie einem Außengewinde 7.2 ausgebildet ist, und der Lageraufnahme 6 zu gewährleisten, weist die Lageraufnahme 6 ein Innengewinde 6.1 auf, in welches das Außengewinde 7.2 eingeschraubt ist. Wie insbesondere in 4 erkennbar, liegt der Kopf 7.1 des Achsstiftes 7 formschlüssig am zweiten Halteelement 11 der zweiten Halteanordnung 10 an, während der Schaft mit dem Außengewinde 7.2 durch das zweite Halteelement 11 sowie die innere Metallhülse 8.1 der Lagerbuchse 8 hindurchgeführt ist. Das zweite Halteelement besteht aus deutlich dünnerem Blech als das erste Halteelement 4 oder das Stabilisierungselement 3 und ist daher für sich genommen gegenüber axial wirkenden Kräften flexibel. Es wird beim Zusammenbau der Hinterachsaufhängung 50 durch den Achsstift 7 in Richtung auf den Anbindungsabschnitt 40.1 gewollt verformt, wenn das Außengewinde 7.2 das Innengewinde 6.1 eingeschraubt wird. Die geringe axiale Stabilität des zweiten Halteelements 11 beeinträchtigt die axiale Stabilität der gesamten Halterung 1 nicht oder nur unerheblich, da axiale Kräfte effektiv durch die erste Halteanordnung 2 aufgenommen werden. Um den axialen Bewegungsspielraum der Lagerbuchse 8 sowie des Anbindungsabschnitts 40.1 zu beschränken, ist das mit der Achsaufnahme 6 verschweißte Anschlagelement 5 vorgesehen.
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6, die eine Schnittdarstellung entlang der Y-Z-Ebene entsprechend 4 ist, zeigt eine zweite Ausführungsform einer Hinterachsaufhängung 50, deren grundsätzliche Aufbau der in 1 - 5 dargestellten Ausführungsform ähnelt. Allerdings ist hierbei die erste Halteanordnung 2 bezüglich der Fahrzeugmitte außenseitig angeordnet, während die zweite Halteanordnung 10 innen angeordnet ist. Da auch hier der Kopf 7.1 des Achsstiftes 7 außen angeordnet sein soll, ist die Achsaufnahme 6 innenseitig glatt bzw. gewindelos ausgebildet, während die zweite Halteanordnung 10 zusätzlich zum zweiten Halteelement 11 eine Gewindemutter 12 aufweist, die mit diesem verschweißt ist. Das Außengewinde 7.2 des Achsstiftes ist hierbei mit einem Innengewinde 12.1 der Gewindemutter 12 verschraubt.
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7 zeigt eine alternative Ausgestaltung eines Stabilisierungselements 3, bei dem der Bogenabschnitt 3.1 zunächst separat von den Verbindungsabschnitten 3.2, 3.3 gefertigt und anschließend mit diesem verschweißt wird. Der Bogenabschnitt 3.1 kann daher in tangentialer Richtung vollständig umlaufend geschlossen bzw. rohrförmig ausgebildet sein und außerdem kann seine Dicke unabhängig von den Verbindungsabschnitten 3.2, 3.3 größer ausgewählt werden. Insbesondere sind im vorliegenden Fall die Abmessungen des Bogenabschnitts 3.1 so gewählt, dass eine separate Achsaufnahme 6 entbehrlich ist, d. h. der Achsstift 7 kann unmittelbar im Bogenabschnitt 3.1 gelagert sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Halterung
- 2, 10
- Halteanordnung
- 3
- Stabilisierungselement
- 3.1
- Bogenabschnitt
- 3.2, 3.3
- Verbindungsabschnitt
- 4, 11
- Halteelement
- 5
- Anschlagelement
- 6
- Achsaufnahme
- 6.1, 12.1
- Innengewinde
- 7
- Achsstift
- 7.1
- Kopf
- 7.2
- Außengewinde
- 8
- Lagerbuchse
- 8.1, 8.3
- Metallhülse
- 8.2
- Gummielement
- 12
- Gewindemutter
- 13, 14
- Spalt
- 15, 16, 17
- Schweißnaht
- 20
- Fahrzeugaufbau
- 21
- Längsträger
- 21.1
- Unterfläche
- 21.2,21.3
- Seitenfläche
- 40
- Verbundlenkerachse
- 40.1
- Anbindungsabschnitt
- 50
- Hinterachsaufhängung
- S
- Stiftachse
- 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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- CN 202727914 U [0006]
- CN 204077275 U [0007]
- KR 1020080035380 A [0008]
- CN 204736669 U [0009]
- DE 102014212950 A1 [0010]
