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Hinterachse für Eraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine
Hinterachse für Eraftfahrzeuge mit starren, d. h. biege- und torsionssteifen Längslenkern
und einer die Längslenker miteinander verindenden biegesteifen, mit aber torsionsweichen
Querstrebe, welche/den beiden Längslenkern durch Schweißen winkel steif verbunden
ist.
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Eine derartige Hinterachse ist durch die deutsche Offenlagungsschrift
2 220 119 bekannt. Die Längslenker dieser bekannten Hinterachse sind aus Rohrmaterial
hergestellt und unter Zuhilfenahme je eines Knotenbleches 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
gleichgroße Biegespannungen in der Querstrebe verursachen, so daß der Querschnitt
der Querstrebe für die Festigkeit etwa gleichmäßig ausgenutzt wird. Damit ist eine
Biinstige Naterialausnutzung gewährleistet. Insbesondere ist diese Querstrebe dabei
so ausgebildet, daß der Querschnitt eine mit ihrem Steg in Fahrtrichtung weisende
T-Form besitst. Die bekannte Hinterachse'stellt eine sehr leichte
Konstruktion
dar, bei welcher 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 solche Stabilisatorwirkung ausübt. Von besonderem
Vorteil ist bei dieser bekannten Hinterachse daruber hinaus, daß die Seitenfuhrungskräfte
nicht durch gesonderte Bauelemente abgefangen werden müssen, weil die Längslenker
winkelfest an der Querstrebe angeschlossen sind.
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Es gehört zu den schwierigen Aufgaben in der Technik, biegesteife,
aber torsionsweiche Profile entweder miteinander oder mit steifen Profilen zu verbinden,
ohne daß an den entstandenen Knoten bei Dreh-und Biegebeanspruchung unzulässig hohe
Spannungsspitzen auftreten.
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Auch bei Hinterachsen der vorbeschriebenen Art ist die Verbindung
zwischen den Längslenkern und der Querstrebe bei Verwendung von rohrförmigen Längslenkern
wegen der im rohrförmigen Iangslenker mehrachsig auftretenden Spannungen problematisch.
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Ausgehend von einer Hinterachse der eingangs genannten Art liegt der
Erfindung insbesondere die Aufgabe zugrunde, diese in der Weise auszugestalten,
daß sich eine spannungsarme Schweißkonstuuktion ergibt, bei der solche Spannungsspitzen
weitgehend vermieden werden.
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Dieße Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Querstrebe
aus einem Winkelprofil besteht, dessen -in der Längslenker-Seitenansicht gesehen-
Spitze zumindest annähernd in Höhe des oberen oder des unteren Randes des Längslenkers
liegt und dessen beide Schenkel schräg nach unten bzw. schsäg nach oben verlaufen.
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Vorzugsweise umgreifen die mit dem Längslenker verschweißten Schenkel
des Winkelprofils den Längslenker zumindest teilweise.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zur Erhöhung
der Winkelsteifigkeit zwischen Längslenker und Querstrebe in Höhe der Spitze des
Winkelprofils ein Knotenblech angeschweißt.
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Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
werden die Erfindung und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung erläutert.
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In der Zeichnung zeigen Figur 1 die Draufsicht einer bekannten Hinterachse,
wie sie im Prinzip auch bei der Erfindung verwendet wird, Figur 2 die Draufsicht
auf einen Teil der erfindungsgemäßen Hinterachse, Figur 3 die Seitenansicht der
erfindungsgemäßen Hinterachse entlang dem Schnitt III der Figur 2 und Figur 4 einen
Blick von hinten auf den in Figur 2 dargestellten Teil der erfindungsgemäßen Hinterachse.
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Die Hinterachse besteht im wesentlichen aus Längslenkern 1 und 2,
die insbesondere aus Rohrmaterial hergestellt sind. Die Verwendung eines anderen
biege- und torsionssteifen Profils ist natürlich ebenfalls möglich. Im Ausführungsbeispiel
sind diese Längslenker schlangenförmig gebogen, was jedoch nicht zwingend ist. An
einem Ende der Lingslenker 1 und 2 sind die Fahrzeugräder 6 und 7 befestigt. Ihr
anderes Ende ist jeweils über Lagerungen 8 und 9 an dem nicht näher dargestellten
Fahrzeugaufbau 10 angelenkt. Die Lagerungen 8 und 9 können insbesondere als elastische
Lager ausgebildet sein. Die beiden starren Längslenker 1 und 2 sind miteinander
durch eine biegesteife, aber torsionsweiche Querstrebe 3 winkel steif verbunden.
Die Verbindung zwischen den Längslenkern 1 und 2 einerseits und der Querstrebe 3
andererseits erfolgt durch Schweißen. Zur Erhöhung der Winkel steifigkeit ist zwischen
Lingßlenker
und Querstrebe jeweils ein Knotenblech 4 bzw. 5 angeschweißt.
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Die Abfederung der Räder kann in der Nähe der Radachsen über Spiralfedern
oder Federbeine 11 bzw. 12 erfolgen.
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Die in Figur 1 dargestellte Hinterachse ermöglicht eine leichte Konstruktion
mit unabhängiger Radaufhängung, wobei hinzukommt, daß die Seitenführungskräfte nicht
durch gesonderte Bauelemente abgefangen werden müssen, weil die starren Längslenker
winkelfest an der biegesteifen Querstrebe angeschlossen sind. Dabei wirkt die Querstrebe
selbst als Stabilisator. Diese leicht und platzsparende Hinterachse ist einfach
und günstig in der Herstellung. Sie gewährleistet trotz ihres einfachen Aufbaus
hervorragende Fahreigenschaften des Kraftfahrzeuges.
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Aus den Figuren 2, 3 und 4 sind die Einzelheiten der erfindungsgemäßen
Hinterachsausführung zu erkennen. Die Längslenker 2 bestehen in diesem Ausführungsbeispiel
wieder aus rohrförmigen Profilen und sind schlangenförmig ausgebildet. Die Querstrebe
3 besteht erfindungsgemäß aus einem Winkelprofil, dessen Spitze 3a zumindest annähernd
in Höhe des oberen Randes des Längslenkers 2 liegt und dessen beide Schenkel 3b
und 3c schräg nach unten verlaufen. In Figur 3 ist die räumliche Anordnung des Winkelprofils
gut zu erkennen. Die mit dem Llngslenker 2 verschweißten Schenkel 3b und 3c des
Winkelprofils 3 sind im Ausführungsbeispiel mit Vorteil so ausgebildet, daß sie
den Longslenker 2 umgreifen. Dies ist insbesondere aus den Figuren 2 und 4 zu erkennen.
Durch das erfindungsgemäß verwendete Winkelprofil und durch dessen erfindungsgemäß
räumliche Anordnung stoßen die beiden Schenkel 3b und 3c der Querstrebe 3 schräg
an den rohrförmigen Längslenker 2 an. Die beiden Schenkel des Winkelprofils umfassen
den Lslenker somit schräg, so daß sich eine relativ lange Schweißnaht ergibt. Dadurch
werden Spannungsspitzen in der Schweißverbindrung weitgehend vermieden. Das Winkelprofil
3 ist einteilig ausgeführt und direkt an den rohrförmigen Längslenker 2 angeschweißt.
Die Enden des Winkelprofils
greifen dabei auf einer längeren Strecke
in Bereichen des Längslenkers an, die weitgehend verformungssteif sind. Um die Winkelsteifigkeit
zwischen Lingslenker 2 und Querstrebe 3 zu erhöhen, ohne dabei das Gewicht der Querstrebe
erhöhen zu müssen, ist zwischen Längslenker 2 und Querstrebe 3 ein Knotenblech 4
angeschweißt. Dieses Knotenblech ist einerseits an der Spitze 3a des Winkelprofils
3 und andererseits auf dem oberen Rand des Längslenkers 2 angeschweißt. Die beiden
Schenkel 3b und 3c des als Querstrebe dienenden Winkelprofils 3 bilden im Ausführungsbeispiel
einen Winkel, der kleiner als 900 ist. Dies ist nicht zwingend. Durch entsprechende
Wahl der Größe dieses Winkel kann, bei gleichbleibender Schenkellänge der beiden
Schenkel des Winkelprofils, die Größe der Widerstandsmomente der Querstrebe beeinflußt
werden. Eine Vergrößerung dieses Winkels führt zu einer Vergrößerung des Widerstandsmomentes
der Querstrebe in der Ebene der Längslenker und zu einer Verkleinerung des Widerstandsmomentes
senkrecht zu den Längslenkern. Eine Verkleinerung des Winkels hat die Umkehrung
dieser Verhältnisse zur Folge. Eine Vergrößerung des Winkels ergibt darüber hinaus
in der Projektion längere Schenkel und somit auch längere Schweißnähte, so daß die
Festigkeit der Verbindung Querstrebe/Langslenker erhöht wird.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 2 - 4 liegt die Spitze 3a
des Winkelprofils 3 etwa in der Höhe des oberen Randes des Längslenkers 2. Es ist
jedoch auch möglich, das Winkelprofil 3 um 1800 zu drehen und so anzuordnen, daß
diese Spitze zumindest annäherend in Höhe des unteren Randes des Langsleekers 2
zu liegen kommt. In diesem Falle verlaufen die beiden Schenkel 3b und 3c des Winkelprofils
natürlich schräg nach oben.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 2 - 4 umschließen die beiden
Schenkel 3b und 3c den Langslenker 2. In diesem Falle ist es beim Zusammenbau der
Hinterachse erforderlich, daß die Längslenker 2 durch, die Aussparungen der Querstrebe
3 hindurchgeschoben werden und anschließend mit dem Winkelprofil verschweißt werden.
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Dadurch, daß das Winkelprofil die Längslenker umschlieBt, ergibt sich
eine sehr tragfähige Verbindung dieser Teile. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich,
auf diese totale Uiaschließung des Längslenkers zu verzichten.
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Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß sich
eine spannungsarme Schweißkonstruktion ergibt, bei der unzulässig hohe Spannungsspitzen
vermieden werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das als
Querstrebe verwendete Winkelprofil 3 aus einem Blechstreifen hergestellt werden
kann. Der auf die erforderliche Länge zurechtgeschnittene Blechstreifen wird dabei
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 -abgesehen vom
Schweißvorgang selbst- nicht erforderlich.
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Wie zuvor bereits ausgeführt wurde, übernimmt die Querstrebe bei der
erfindungsgemäßen Hinterachse gleichzeitig eine Stabilisatorwirkung. Wenn die Drehsteifigkeit
dieser so erzeugten Querstrebe in besonderen Fällen aber nicht ausreichen sollte,
dann kann in einfacher Weise zwischen den beiden Schenkeln 3b und 3c des Winkelprofils
ein zusätzlicher Drehstab angeordnet werden. In diesem besonderen Fall, ia(aem ein
zusätzlicher Drehstab erforderlich werden würde, kann es allerdings günstiger sein,
für das Winkelprofil ein Walzprofil zu verwenden, welches in einfacher Waise in
der Mitte mit einer Verdickung versehen werden kann, wodurch die Drehsteifigkeit
des Profils und damit auch dessen Stabilisatorwirkung erhöht wird. Auch bei Verwendung
eines Walzprofils können die Enden der Querstrebe natürlich in einer Stanzoperation
mit den benötigten Aussparungen versehen werden.
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Im Ausführungsbeispiel ist die Neigung der beiden -Schenkel des verwendeten
Winkelprofils symmetrisch ausgeführt. Es versteht sich, daß das Winkelprofil gegenüber
den Längslenkern auch etwas verdreht eingebaut werden kann, wenn dies aus Platzgztnden
notwendig ist.