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Die Erfindung betrifft eine Hinterachseinheit für ein Fahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Hinterachseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
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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. 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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Im Gegensatz zu einer Einzelradaufhängung, bei der die Radträger separate Bauteile darstellen, werden die Radträger bei einer Halbstarrachse oftmals an die Längslenker angeschweißt. Der jeweilige Radträger weist eine Durchgangsöffnung für die Achse des jeweiligen Rades auf. Kombiniert man das Konzept der Halbstarrachse mit einem Hinterrad- oder Allradantrieb, ergibt sich ein Problem bei der Montage. Jedes Rad wird mittels einer Halbwelle angetrieben, wobei die Antriebskraft auf die Halbwellen in der Regel über ein Differenzialgetriebe übertragen wird. Im Rahmen des Zusammenbaus bilden das Differenzialgetriebe und die Halbwellen eine Baugruppe, die vor dem Einbau an der Halbstarrachse vormontiert wird. Die äußeren Enden der Halbwellen weisen einen Abstand auf, der in der Regel größer ist als der Abstand der Durchgangsöffnungen der beiderseitigen Radträger. Dies macht den Einbau der vormontierten Baugruppe in der Regel unmöglich, da sich die Halbwellen nicht nachträglich durch die Durchgangsöffnungen führen lassen.
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Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet der Montageprozess einer Halbstarrachse mit angetriebenen Rädern durchaus noch Raum für Verbesserungen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen effizienten Zusammenbau einer angetriebenen Halbstarrachse zu ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Hinterachseinheit 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 Hinterachseinheit für ein Fahrzeug zur Verfügung gestellt. Die Hinterachseinheit ist insbesondere für Kraftfahrzeuge wie Lkw oder Pkw vorgesehen.
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Die Hinterachseinheit weist eine schwenkbar an einem Fahrzeugaufbau gelagerte Halbstarrachse auf, mit einem sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Torsionsabschnitt sowie zwei durch den Torsionsabschnitt verbundenen, sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Lenkerabschnitten, mit denen jeweils Halterungselement eines Radträgers stoffschlüssig verbunden ist, welches eine in Fahrzeugquerrichtung durchgehende Halterungsöffnung für eine Halbwelle eines Rades aufweist. Die Bezeichnung „Fahrzeugaufbau“ dient hierbei als Sammelbegriff für die Karosserie, das Chassis sowie ggf. einen Hilfsrahmen. Die Halbstarrachse, die insbesondere als Verbundlenkerachse ausgebildet sein kann, ist an dem Fahrzeugaufbau schwenkbar gelagert, wobei die entsprechende Schwenkachse in Fahrzeugquerrichtung (Y-Richtung) verläuft. Üblicherweise ist die Halbstarrachse an einem Chassis des Fahrzeugs gelagert. Die Lagerung kann über elastische Lager, bspw. Gummi-Metall-Lager, gegeben sein.
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Die Halbstarrachse weist einen Torsionsabschnitt auf, der sich in Fahrzeugquerrichtung (also entlang der Y-Achse 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 Halbstarrachse zwei Lenkerabschnitte auf, die durch den Torsionsabschnitt verbunden sind und sich in Fahrzeuglängsrichtung (in X-Richtung, d.h. entlang der X-Achse) 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. Im Falle einer Verbundlenkerachse erstrecken sich die Lenkerabschnitte vom Torsionsabschnitt überwiegend nach hinten. Wie bei Halbstarrachsen 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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Die Lenkerabschnitte können separat vom Torsionsabschnitt vorgefertigt und nachträglich mit diesem verbunden sein, sie können aber auch einstückig mit diesem gefertigt sein, z.B. aus einem einzigen Hohl- oder Rohrprofil. In letzterem Fall kann zwischen dem Torsionsabschnitt und dem jeweiligen Lenkerabschnitt ein (insbesondere gebogener) Übergangsbereich angeordnet sein, den man wahlweise dem Torsionsabschnitt oder dem Lenkerabschnitt zuordnen kann. Die Lenkerabschnitte sowie der Torsionsabschnitt können aus Metall, insbesondere Stahl, bestehen, es kommen aber auch andere geeignete Materialien infrage, z.B. faserverstärkte Kunststoffe.
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Mit jedem der Lenkerabschnitte ist jeweils ein Halterungselement eines Radträgers stoffschlüssig verbunden, welches eine in Fahrzeugquerrichtung durchgehende Halterungsöffnung für eine Halbwelle eines Rades aufweist. Der Radträger dient zur Aufnahme eines Rades des Fahrzeugs, und das Halterungselement bildet zumindest einen Teil des Radträgers, durch welchen der Radträger an den Lenkerabschnitt angebunden ist. In diesem Fall ist die Anbindung durch eine stoffschlüssige Verbindung gegeben, insbesondere durch Verschweißen des Halterungselements mit dem Lenkerabschnitt. Üblicherweise ist das Halterungselement mit einem hinteren Teil des Lenkerabschnitts verbunden, bspw. im hinteren Drittel desselben. Auch der Radträger bzw. das Halterungselement desselben können aus Metall, insbesondere Stahl, bestehen, es sind aber auch hier andere geeignete Materialien wie z.B. faserverstärkte Kunststoffe möglich.
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Das Halterungselement weist eine in Fahrzeugquerrichtung durchgehende Halterungsöffnung für eine Halbwelle eines Rades auf. Die Halterungsöffnung ist derart ausgebildet, dass sie eine Halbwelle aufnehmen kann, an welcher wiederum ein Rad des Fahrzeugs befestigt werden kann. Es versteht sich, dass nicht die gesamte Halbwelle, sondern nur ein Teil bzw. Abschnitt derselben, in der Halterungsöffnung aufgenommen werden kann. So gesehen ist die Halterungsöffnung zur abschnittsweisen bzw. teilweisen Aufnahme der Halbwelle ausgebildet. Die Halterungsöffnung geht in Fahrzeugquerrichtung durch, so dass eine Antriebskraft von einer Innenseite des Radträgers zu einer Außenseite desselben durch die Halterungsöffnung hindurch übertragen werden kann. Insbesondere kann im zusammengebauten Zustand die Halbwelle durch die Halterungsöffnung hindurchragen. Die Halbwelle der beiden auf gegenüberliegenden Seiten der Halbstarrachse angeordneten Räder sind durch ein Differenzialgetriebe verbunden, welches in aller Regel zusammen mit den Halbwelle als Baugruppe vormontiert wird, bevor die Baugruppe mit der Halbstarrachse verbunden wird. Diese Baugruppe wird nachfolgend als Hinterachsbaugruppe bezeichnet.
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Erfindungsgemäß ist die Halterungsöffnung randseitig offen und weist einen Aufnahmebereich zur Aufnahme der Halbwelle auf, sowie einen Randbereich zum Einbringen der Halbwelle in den Aufnahmebereich. Die Halterungsöffnung ist randseitig offen, d.h. sie ist quer zur Fahrzeugquerrichtung (in der X-Z-Ebene) nicht vollständig von Material des Halterungselements umgeben. Es ist ein Aufnahmebereich ausgebildet, um die Halbwelle (abschnittsweise bzw. teilweise) aufzunehmen. D.h. in fertig montiertem Zustand ist die Halbwelle in diesem Aufnahmebereich angeordnet. Zusätzlich weist die Halterungsöffnung einen Randbereich auf, der dazu ausgebildet ist, dass die Halbwelle durch ihn in den Aufnahmebereich eingebracht werden kann. Der Randbereich der Halterungsöffnung stellt somit die randseitige Öffnung her. Es ist somit möglich, die Halbwelle statt in Fahrzeugquerrichtung gewissermaßen quer hierzu (z.B. in Fahrzeuglängsrichtung und/oder -hochrichtung) in den Aufnahmebereich einzubringen. Hierdurch ist es möglich, beide Halbwellen gleichzeitig in die Aufnahmebereiche der beiden Halterungselemente einzusetzen, wobei es unschädlich ist, wenn der Abstand der äußeren Enden der Halbwellen größer ist als der Abstand der Halterungsöffnungen.
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Es erleichtert den Einbau der Halbwellen bzw. der Hinterachsbaugruppe, wenn die Halterungsöffnung in Fahrzeughochrichtung zu einer vom Lenkerabschnitt abgewandten Seite offen ist. Die Fahrzeughochrichtung entspricht der Z-Achse des Fahrzeugs. Sollen die Halbwellen beispielsweise oberhalb der Lenkerabschnitte angeordnet werden, bietet es sich an, die Halbwellen von oben in die Halterungsöffnungen einsetzen zu können. Bezüglich der Fahrzeughochrichtung ist bei dieser Ausführungsform der Randbereich höher angeordnet als der Aufnahmebereich. Sind die Lenkerabschnitte hingegen oberhalb der Halterungsöffnungen angeordnet, sind letztere nach unten geöffnet. Alternativ kann die Halterungsöffnung auch in Fahrzeuglängsrichtung geöffnet sein.
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Es ist möglich und auch bevorzugt, dass das Halterungselement einstückig als Blechformteil ausgebildet ist. D.h. es wird durch Ausschneiden aus einer Blechplatine und einen oder mehrere Kalt- oder Warmumformschritte gefertigt. Normalerweise handelt es sich um Stahlblech, wenngleich andere Metalle bzw. Legierungen in diesem Zusammenhang nicht ausgeschlossen sind. Es versteht sich, dass ein solches Blechformteil insbesondere durch Verschweißen mit einer ebenfalls aus Metall, z.B. Stahl, gefertigten Halbstarrachse verbunden werden kann. Alternativ zu einer einstückigen Ausbildung kann das Halterungselement allerdings auch aus mehreren einzeln vorgefertigten Elementen zusammengesetzt sein, die form-, stoff- und oder kraftschlüssig verbunden sind, z.B. durch Schweißen, Nieten, Verschrauben etc.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Halterungselement einen die Halterungsöffnung aufweisenden, sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Anlageabschnitt aufweist sowie demgegenüber abgewinkelte, sich in Fahrzeugquerrichtung nach innen erstreckende Anbindungsabschnitte, die stoffschlüssig mit dem Lenkerabschnitt verbunden sind. In Fahrzeugquerrichtung „nach innen“ bedeutet in diesem Zusammenhang „zur Fahrzeugmitte hin“. Funktional lassen sich also zum einen ein Anlageabschnitt sowie zum anderen Anbindungsabschnitte identifizieren. Die genannten Abschnitte sind bevorzugt einstückig miteinander ausgebildet, z.B. als Teile des o.g. Blechformteils. Der Anlageabschnitt erstreckt sich in Fahrzeuglängsrichtung sowie normalerweise in Fahrzeughochrichtung. Wie nachfolgend noch erläutert wird, kann außenseitig am Anlageabschnitt wenigstens eine weitere Komponente der Hinterachseinheit montiert werden. Die Anbindungsabschnitte hingegen erstrecken sich in Fahrzeugquerrichtung und sind somit gegenüber dem Anlageabschnitt abgewinkelt, d.h. sie verlaufen im Winkel zu diesem. Sie verbinden den Anlageabschnitt mit dem jeweiligen Lenkerabschnitt, mit welchem sie stoffschlüssig verbunden sind, z.B. durch Verschweißen. Die abgewinkelte und insofern dreidimensionale Struktur des Halterungselements kann diesem auch mechanische Stabilität verleihen. Es können wenigstens ein vorderer Anbindungsabschnitt sowie ein hinterer Anbindungsabschnitt vorgesehen sein, die bezüglich der Fahrzeuglängsrichtung (X-Richtung) vorne bzw. hinten vom Anlageabschnitt ausgehen.
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Sofern das Halterungselement einstückig als Blechformteil gefertigt ist, lassen sich keine beliebig komplexen Strukturen mit diesem realisieren. Insbesondere, aber nicht ausschließlich in diesem Fall ist es bevorzugt, dass in Fahrzeugquerrichtung außenseitig des Halterungselements eine Montageplatte zur Montage einer Radlagereinheit angeordnet ist, welche Montageplatte eine in Fahrzeugquerrichtung durchgehende und mit dem Aufnahmebereich fluchtende Plattenöffnung aufweist und die in einem in Fahrzeugquerrichtung zum Randbereich benachbarten Bereich geschlossen ausgebildet ist. Die Montageplatte kann als Blechformteil ausgebildet sein und erstreckt sich normalerweise in der X-Z-Ebene des Fahrzeugs. Sie ist typischerweise überwiegend oder vollständig eben ausgebildet. Sie dient zur Montage einer Radlagereinheit, die dem jeweiligen Rad zugeordnet ist und normalerweise ein Radlager sowie eine hieran drehbar gelagerte Nabe aufweist. Zusätzlich kann die Montageplatte zur Montage einer Bremse oder anderer Komponenten dienen. Sie ist in Y-Richtung außenseitig des Halterungselements angeordnet und kann sich nach innen direkt oder indirekt am Halterungselement abstützen, beispielsweise an einem o.g. Anlageabschnitt desselben. Die Montageplatte weist eine Plattenöffnung auf, die in Fahrzeugquerrichtung durchgehend ausgebildet ist. In montiertem Zustand fluchtet die Plattenöffnung in Fahrzeugquerrichtung mit dem Aufnahmebereich der Halterungsöffnung, so dass eine in Y-Richtung durchgehende Öffnung gebildet ist, durch die die Antriebskraft zum Rad übertragen werden kann. Im Zuge der Montage wird normalerweise zuerst die Halbwelle in die Halterungsöffnung eingesetzt, bevor die Montageplatte montiert wird. Dabei kann die Halbwelle durch die Plattenöffnung hindurchragen. Allerdings ist die Montageplatte in einem in Y-Richtung zum Randbereich der Halterungsöffnung benachbarten Bereich geschlossen ausgebildet. Während die Halbwelle also zunächst durch den Randbereich eingebracht werden kann, wird in dieser Richtung durch die Montageplatte ein Formschluss mit der Halbwelle hergestellt, die ein Herausführen der Halbwelle aus dem Aufnahmebereich verhindert. Anders ausgedrückt, gemeinsam umschließen das Halterungselement und die Montageplatte die Halbwelle umlaufend bzw. von allen Seiten quer zur Y-Richtung.
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Im Zuge der Montage kann die Halbwelle in die Halterungsöffnung eingesetzt werden, bevor die Montageplatte mit der Plattenöffnung über das Ende der Halbwelle gesetzt und am Halterungselement angesetzt wird. Dann kann die Radlagereinheit außenseitig der Montageplatte angesetzt werden, wobei - z.B. über korrespondierende Zahnungen oder andere Mitnehmer - eine drehfeste Verbindung zwischen der Halbwelle und der Radnabe hergestellt wird. Anschließend können die Radlagereinheit, die Montageplatte und das Halterungselement miteinander verschraubt werden. Zu diesem Zweck kann die Radlagereinheit Durchgangsbohrungen aufweisen, von denen jede mit jeweils einer Durchgangsbohrung der Montageplatte und einer Durchgangsbohrung des Halterungselements fluchtet.
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Die Montageplatte kann beispielsweise hufeisenartig ausgebildet sein, wobei die Plattenöffnung randseitig offen ist, allerdings in einer anderen Richtung als die Halterungsöffnung. Gemäß einer anderen, vorteilhaften Ausgestaltung ist die Plattenöffnung randseitig umlaufend geschlossen. Insgesamt ist die Montageplatte also ringartig um die Plattenöffnung geschlossen bzw. umschließt diese. Die Plattenöffnung weist normalerweise einen kreisförmigen Querschnitt auf.
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Die Verbindung zwischen Montageplatte und Halterungselement kann insbesondere auf einer Schraubverbindung beruhen. Entsprechend einer solchen Ausgestaltung können die Montageplatte sowie das Halterungselement miteinander fluchtende Durchgangsbohrungen aufweisen, durch welche Schrauben geführt sind. D.h. jeweils eine Durchgangsbohrung der Montageplatte fluchtet mit einer entsprechenden Durchgangsbohrung des Halterungselements, so dass eine Schraube durch beide Durchgangsbohrungen geführt sein kann. Der Begriff „Durchgangsbohrung“ ist hier nicht dahingehend auszulegen, dass diese Durchgangsöffnung durch Bohren hergestellt sein muss, wenngleich dies ein typisches Herstellungsverfahren ist. Beide Durchgangsbohrungen können glatt ausgebildet sein oder eine der Durchgangsbohrungen kann ein Gewinde aufweisen.
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Z.B. wenn die Montageplatte außenseitig am Halterungselement angeordnet ist, ist eine ausreichend genau dimensionierte Anlagefläche bzw. Kontaktfläche vorteilhaft, an welcher die Montageplatte so ausgerichtet werden kann, dass Spur und Sturz geeignet eingestellt werden können. Eine so exakt dimensionierte Anlagefläche lässt sich z.B. durch die Umformung eines Blechformteils kaum erreichen. Insbesondere in diesem Fall ist es bevorzugt, dass das Halterungselement in Fahrzeugquerrichtung außenseitig wenigstens ein Auflageelement aufweist, das eine Kontaktfläche für die Montageplatte bildet und mit dem Halterungselement stoffschlüssig verbunden ist. Insbesondere kann das Auflageelement zunächst stoffschlüssig mit dem Halterungselement verbunden werden, z.B. verschweißt werden, bevor es abtragend bearbeitet wird, z.B. durch Fräsen, um die notwendige dimensionale Exaktheit herzustellen. Vorteilhaft ist dabei, dass kein Material vom Halterungselement abgetragen werden muss, welches hierfür u.U. auch gar nicht die ausreichende Stärke aufweist. Z.B. können sowohl Halterungselement als auch Auflageelement aus Stahlblech bestehen und verschweißt sein. Während die Dicke des Blechs des Halterungselements für sich genommen keine abtragende Bearbeitung zulässt, kann vom aufgeschweißten Auflageelement ohne Weiteres Material teilweise oder lokal sogar vollständig abgetragen werden, ohne die Stabilität des Halterungselements zu beeinträchtigen. Alternativ oder zusätzlich zum Einsatz eines Auflageelements und dessen Bearbeitung kann auch die in Fahrzeugquerrichtung nach außen weisende Fläche der Montageplatte abtragend bearbeitet werden, um Spur und Sturz einzustellen.
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Insbesondere kann das Auflageelement wenigstens eine Durchgangsbohrung aufweisen, durch die eine Schraube geführt ist. Die Durchgangsbohrung fluchtet dabei mit einer Durchgangsbohrung des Halterungselements bzw. die beiden Bohrungen können in einem Bearbeitungsvorgang hergestellt sein, nachdem das Auflageelement stoffschlüssig mit dem Halterungselement verbunden wurde. Anders ausgedrückt, das Auflageelement kann insbesondere im Bereich einer Durchgangsbohrung angeordnet sein, wo typischerweise ein enger Kontakt zur Montageplatte hergestellt wird. Insbesondere dort kann es nötig sein, durch spanende Bearbeitung die Form der o.g. Anlagefläche genau zu definieren.
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Durch die Erfindung wird außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer Hinterachseinheit für ein Fahrzeug zur Verfügung gestellt. In einem Schritt des Verfahrens erfolgt ein Bereitstellen einer schwenkbar an einem Fahrzeugaufbau gelagerten Halbstarrachse mit einem sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Torsionsabschnitt sowie zwei durch den Torsionsabschnitt verbundenen, sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Lenkerabschnitten, mit denen jeweils ein Halterungselement eines Radträgers stoffschlüssig verbunden ist, welches eine in Fahrzeugquerrichtung durchgehende Halterungsöffnung für eine Halbwelle eines Rades aufweist, welche randseitig offen ist und einen Aufnahmebereich und einen Randbereich aufweist. In einem weiteren Schritt erfolgt ein Einbringen der Halbwelle durch den Randbereich in den Aufnahmebereich der Halterungsöffnung.
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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
- 1 eine perspektivische Darstellung einer Halbstarrachse sowie von Halterungselementen einer erfindungsgemäßen Hinterachseinheit;
- 2 eine perspektivische Darstellung eines Teils der Halbstarrachse sowie eines Halterungselements;
- 3 eine perspektivische Darstellung eines Teils der Halbstarrachse, des Halterungselements sowie einer Montageplatte;
- 4 eine perspektivische Darstellung eines Teils der Halbstarrachse, des Halterungselements sowie eines Auflageelements; sowie
- 5 eine Explosionsdarstellung eines Teils der Halbstarrachse, des Halterungselements, der Montageplatte, einer Radlagereinheit sowie einer Halbwelle.
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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 5 zeigen verschiedene Ansichten einer erfindungsgemäßen Hinterachseinheit 1, die z.B. für einen Pkw oder Lkw verwendet werden kann. Die Hinterachseinheit 1 weist dabei eine Halbstarrachse auf, genauer gesagt eine Verbundlenkerachse 2, die zur Anbindung von hier nicht dargestellten Rädern einer Fahrzeughinterachse an einen ebenfalls nicht dargestellten Fahrzeugaufbau dient. In den Figuren sind die X-Achse (Längsachse), Y-Achse (Querachse) sowie Z-Achse (Hochachse) des Fahrzeugs bezogen auf den bestimmungsgemäß eingebauten Zustand der Hinterachseinheit 1 eingezeichnet.
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Die Verbundlenkerachse 2 weist einen Torsionsabschnitt 3 aus Stahl auf, der über zwei Anbindungsarme 5 und an diesen angeordnete Schwenklager 6 mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist. Die Verbindungsarme 5 sind in diesem Fall mit dem parallel zur Y-Achse verlaufenden Torsionsabschnitt 3 verschweißt. An den Torsionsabschnitt 3 schließen sich seitlich jeweils Lenkerabschnitte 4 an, die mit ihm verschweißt sind und insgesamt entlang der X-Achse nach hinten verlaufen. An jeden Lenkerabschnitt 4 ist ein Halterungselement 11 eines Radträgers 10 angeschweißt. Dieses besteht aus einem einzigen Blechformteil und weist eine Halterungsöffnung 12 für einen Endabschnitt 25.1 einer Halbwelle 25 auf, die in fertig montiertem Zustand ein Fahrzeugrad mit einem fahrzeugmittig angeordneten Differenzialgetriebe verbindet. Die Verbundlenkerachse weist außerdem nach Art von Federtellern ausgestaltete Halterungen 7 auf, an denen sich eine hier nicht dargestellte FederDämpfer-Einheit abstützen kann.
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Wie in der vergrößerten Detaildarstellung in 2 erkennbar ist, weist das Halterungselement 11 einen Anlageabschnitt 11.1 auf, der sich im Wesentlichen parallel zur X-Z-Ebene erstreckt, sowie eine Mehrzahl von Anbindungsabschnitten 11.2, 11.3, 11.4, die gegenüber dem Anlageabschnitt 11.1 abgewinkelt sind und sich entlang der Y-Achse zur Fahrzeugmitte nach innen erstrecken. Die Anbindungsabschnitte 11.2, 11.3, 11.4 sind jeweils mit dem Lenkerabschnitt 4 verschweißt. Die in Richtung der Y-Achse durchgehende Halterungsöffnung 12 weist zwei Bereiche 12.1, 12.2 auf, wobei ein Aufnahmeabschnitt 12.1 zur Aufnahme der Halbwelle 25 ausgebildet ist, während ein Randbereich 12.2 dazu ausgebildet ist, ein Einsetzen der Halbwelle 25 in den Aufnahmebereiche 12.1 zu ermöglichen. Insofern weist die Halterungsöffnung 12 eine randseitig offene Struktur auf. Außerdem sind vier erste Durchgangsbohrungen 13 vorgesehen, deren Funktion im Folgenden noch erläutert wird.
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In 3 ist eine Montageplatte 17 erkennbar, die sich im Wesentlichen in der X-Z-Ebene erstreckt und außenseitig des Anlageabschnitts 11.1 angeordnet ist. Sie ist ebenfalls aus Stahlblech gefertigt, welches allerdings normalerweise dicker und somit stabiler ausgebildet ist als das Stahlblech des Halterungselement 11. Die Montageplatte 17 weist eine Plattenöffnung 18 mit kreisförmigem Querschnitt auf, die entlang der Y-Achse mit dem Aufnahmebereich 12.1 der Halterungsöffnung 12 fluchtet. Ansonsten ist die Montageplatte 17 um die Plattenöffnung 18 herum umlaufend geschlossen, was insbesondere auch für einen entlang der Y-Achse zum Randbereich 12.2 benachbarten Bereich gilt. Die Montageplatte 17 weist vier zweite Durchgangsbohrungen 19 auf, die mit den ersten Durchgangsbohrungen 13 korrespondieren, sowie zwei dritte Durchgangsbohrungen 20, die zur Befestigung von Teilen einer Fahrzeugbremse dienen.
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Um eine exakte Ausrichtung der Montageplatte 17 zu gewährleisten, muss eine Kontaktfläche 16, an der sie aufliegt, möglichst exakt dimensioniert sein und parallel zur X-Z-Ebene verlaufen, um Spur und Sturz des anzubindenden Rades einzustellen. Eine derart exakte Fertigung des Halterungselements 11 ist durch Umformung eines Blechteils nahezu unmöglich. Auch ist eine spanende Nachbearbeitung des Halterungselement 11 problematisch, da hierdurch zu viel Material abgetragen werden könnte. Aus diesem Grund ist entlang der Y-Achse außenseitig ein aus Stahlblech bestehendes Auflageelement 14 am Halterungselement 11 angeordnet, bevorzugt angeschweißt oder auch angeklebt. Dieses weist vierte Durchgangsbohrungen 15 auf, die mit den ersten Durchgangsbohrungen 13 fluchten und idealerweise - nach der Verbindung des Auflageelements 14 mit dem Halterungselement 11 - zusammen mit den ersten Durchgangsbohrungen 13 hergestellt werden können. Nach der Verbindung des Auflageelements 14 mit dem Halterungselement 11 kann eine abtragende, insbesondere spanende, Bearbeitung des Auflageelements 14 erfolgen, wodurch eine ebene Kontaktfläche 16 hergestellt wird. Gemäß einer hier nicht gezeigten Variante kann das Auflageelement 14 auch weggelassen werden, wobei die bezüglich der Y-Achse nach außen weisende (in 3 und 5 vom Betrachter abgewandte) Fläche der Montageplatte 17 abtragend bearbeitet wird, um Spur und Sturz einzustellen.
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5 zeigt eine Explosionsdarstellung, anhand welcher auch die Montage der Hinterachseinheit 1 erläutert werden kann. Nach der Bereitstellung der Verbundlenkerachse 2 mit den Halterungselementen 11 wird zunächst die Halbwelle 25 durch den Randbereich 12.2 in den Aufnahmebereich 12.1 der Halterungsöffnung 12 eingesetzt. Danach werden die Montageplatte 17 sowie eine Radlagereinheit 21 von außen über den Endabschnitt 25.1 geschoben, wobei eine Innenzahlung 23 der Radlagereinheit 21 mit einer Außenzahlung 26 des Endabschnitts 25.1 eingreift und eine drehfeste Verbindung herstellt. Die Radlagereinheit 21 weist vier fünfte Durchgangsbohrungen 22 auf, die mit Innengewinden versehen sein können. In zusammengesetzten Zustand fluchten diese mit den zweiten Durchgangsbohrungen 19 sowie den ersten Durchgangsbohrungen 13, so dass jeweils eine Schraube 24 durch die Durchgangsbohrungen 13, 19, 22 hindurch geführt werden kann, um die Radlagereinheit 21 und die Montageplatte 17 mit dem Halterungselement 11 zu verschrauben.
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Im Weiteren können dann Teile der Bremse mittels der Durchgangsbohrungen 20 an der Montageplatte 17 angebracht werden und das Fahrzeugrad kann an der Radlagereinheit 21 montiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hinterachseinheit
- 2
- Verbundlenkerachse
- 3
- Torsionsabschnitt
- 4
- Lenkerabschnitt
- 5
- Anbindungsarm
- 6
- Schwenklager
- 7
- Halterung
- 10
- Radträger
- 11
- Halterungselement
- 11.1
- Anlageabschnitt
- 11.2-11.4
- Anbindungsabschnitt
- 12
- Halterungsöffnung
- 12.1
- Aufnahmebereich
- 12.2
- Randbereich
- 13, 15, 19, 20, 22
- Durchgangsbohrung
- 14
- Auflageelement
- 16
- Kontaktfläche
- 17
- Montageplatte
- 18
- Plattenöffnung
- 21
- Radlagereinheit
- 23
- Innenzahnung
- 24
- Schraube
- 25
- Halbwelle
- 25.1
- Endabschnitt
- 26
- Außenzahnung
- X
- X-Achse
- Y
- Y-Achse
- Z
- Z-Achse
