DE10054692B4

DE10054692B4 - Verbundlenkerachse

Info

Publication number: DE10054692B4
Application number: DE2000154692
Authority: DE
Inventors: Dieter Etzold; Georg Wecker
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2000-11-03
Filing date: 2000-11-03
Publication date: 2008-08-21
Anticipated expiration: 2020-11-04
Also published as: DE10054692A1

Abstract

Verbundlenkerachse für Kraftfahrzeuge, welche zwei durch eine Querträger (4) verbundene Längslenker (2, 3) umfasst, wobei der Querträger (4) aus zwei ineinander liegenden Schalen (5, 6) zusammengesetzt ist, die ineinander liegend eine Fläche (A, A') einschließen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schale (6) an ihren Seitenschenkeln (9) gerundet umgebogene Endabschnitte (10) aufweist, an welche die andere Schale (5) mit ihrem Seitenschenkel (11) angesetzt ist und die Schalen (5, 6) über Längsschweißnähte (7, 8) miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbundlenkerachse für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Verbundlenkerachsen kombinieren die Vorteile eines einfachen Aufbaus bei geringem Raumbedarf und guten kinematischen Eigenschaften. Der die beiden Längslenker verbindende Querträger wirkt als Torsionsstab, so dass sich bei gleichzeitigem Einfedern eine Längslenkercharakteristik und bei wechselseitigem Einfedern eine Schräglenkercharakteristik ergibt.
Es sind diverse Vorschläge bekannt, wie der Querträger einer Verbundlenkerachse ausgestaltet sein soll, um diesen auf der einen Seite biegesteif, auf der anderen Seite aber auch ausreichend torsionsweich zu gestalten. Aus der DE 44 16 725 A1 geht beispielsweise eine Verbundlenkerachse hervor mit zwei radtragenden elastisch am Aufbau angelenkten und starren Längslenkern, die durch einen biegesteifen, aber torsionsweichen Querträger miteinander verschweißt sind. Der Querträger besteht über die gesamte Länge aus einem Rohrprofil, das an beiden Enden einen torsionssteifen Querschnitt und im mittleren Bereich einen torsionsweichen U-, V-, L-, X- oder ähnlichen Querschnitt mit mindestens einem doppelwandigen Profilschenkel aufweist.
Im Umfang der FR 2 654 987 A1 ist eine Verbundlenkerachse bekannt, die ebenfalls einen im Querschnitt V-förmigen Querträger aufweist. Der Querträger ist über U-förmige Übergangsstücke mit den Längslenkern verschweißt.
Bei der aus der DE 27 40 948 A1 bekannten Verbundlenkerachse ist der Querträger aus zwei aufeinander liegenden und sich kontaktierenden Schalen zusammengesetzt, die untereinander verschweißt sind.
Auch die DE 32 30 114 A1 zählt eine Verbundlenkerachse üblicher Bauart zum Stand der Technik. Zur Erzielung eines biegesteifen aber torsionsweichen Querträgerprofils wird vorgeschlagen, als Querträger ein offenes einstückiges Profil zu verwenden, dass bei waagerechter Anordnung seiner Symmetrieebene zwischen den Längslenkern einen V-förmigen und im Bereich des Anschlusses mit den Längslenkern einen U-förmigen Querschnitt aufweist.
Schließlich offenbart die DE 86 07 037 U1 eine Hinterachse für ein Kraftfahrzeug mit zwei etwa L-förmigen Längslenkerrohren. Die Längslenkerrohre sind aus einem Stück gefertigt. Im Verbindungsbereich zwischen den Längslenkerrohren und dem Querträger ist eine Verstärkung vorgesehen.
Des Weiteren ist aus der DE 83 15 313 U1 eine Verbundlenkerachse für Kraftfahrzeuge bekannt, deren Querträger im mittleren Bereich durch ein Schließblech geschlossen ausgeführt ist. Das Schließblech kann schalenartig ausgeführt sein mit einer nach innen zum Querträger hin gewölbten Form.
Im Automobilbau besteht zur Steigerung der Produktivität ein generelles Bestreben nach einer möglichst wirtschaftlichen und rationellen Herstellung der Kraftfahrzeugkomponenten bei gleichzeitiger Steigerung der Qualität der Produkte. Diesen Forderungen unterliegen auch Verbundlenkerachsen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbundlenkerachse unter Gewährleistung einer hohen Leistungsfähigkeit effizienter zu gestalten.
Die Aufgabe wird mit dem Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Kernpunkt der Erfindung bildet die Maßnahme, dass der Querträger aus zwei ineinander liegenden Schalen unter Einschluss einer Fläche zusammengesetzt ist, welche entlang ihrer Seiten- bzw. Endschenkel über Längsschweißnähte miteinander verbunden sind. Hierzu besitzt die eine Schale an ihren Seitenschenkeln gerundet umgebogene Endschenkel. An die Endschenkel ist die andere Schale mit ihren Seitenschenkeln angesetzt und verschweißt.
Die beiden Schalen sind vorzugsweise als Pressschalen aus Stahlblech ausgeführt und können unterschiedlichster Form sein. Folglich können sich auch grundsätzlich unterschiedliche Positionen der Schweißnähte ergeben. Die Konfiguration der Schalen ist in erster Linie abhängig vom auszurüstenden Fahrzeugtyp, insbesondere dessen Gewicht und Motorisierung und des sich hieraus ergebenden gewünschten Steifigkeitsverhalten der Verbundlenkerachse.
Durch eine Variation der beiden Schalen in ihrer Form kann die von den beiden Schalen eingeschlossene Fläche bestimmt werden. Auf diese Weise ist eine Einstellung der Roll- bzw. Torsionssteifigkeit des Querträgers möglich. Durch die Veränderung der eingeschlossenen Fläche kann je nach gewünschtem Fahrverhalten die Rollsteifigkeit des Fahrwerks eingestellt werden. Auf diese Weise ist es möglich, ohne das Gewicht der Verbundlenkerachse zu erhöhen, die Rollsteifigkeit in dem kraftfahrzeugtypischen Maße zu bestimmen. Es wird ein effizienter, sehr torsionssteifer, aber leichter Querträger geschaffen.
Nach den Merkmalen des Anspruchs 2 weist der Querträger mindestens über dem überwiegenden Teil seiner Länge einen im wesentlichen V- oder U-förmigen Querschnitt auf. Diese Querschnittskonfiguration gewährleistet sehr gute kinematische Fahreigenschaften bei fahrzeuggerechter Tragfähigkeit und Torsionssteifigkeit.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des grundsätzlichen Erfindungsgedankens besteht in einer Verbundlenkerachse gemäß Anspruch 3. Danach sind die Wanddicken der 1. oberen bzw. äußeren Schale und der 2. unteren bzw. inneren Schale voneinander verschieden. Die Wanddicken können den jeweiligen Bauteilanforderungen und den auftretenden Spannungszuständen gerecht bestimmt werden. Auch über die Wanddicken kann eine auf den jeweiligen Kraftfahrzeugtyp abgestimmte Rollsteifigkeit eingestellt werden. Die Auswahl unterschiedlicher Wanddicken gewährleistet eine optimale Materialausnutzung und führt gegenüber bekannten Querträgern zu einer weiteren Gewichtsersparnis. Damit ist eine noch größere Variantenkombination hinsichtlich der kundenspezifischen Wünsche der Fahreigenschaften des Kraftfahrzeugs gegeben.
Grundsätzlich ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, die einzelnen Schalen aus unterschiedlichen Werkstoffen, insbesondere verschiedenen Stählen mit unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften, zu fertigen.
Nach den Merkmalen von Anspruch 4 ist jeder Längslenker aus einer Unterschale und einer Oberschale gebildet. Hiermit verbindet sich der Vorteil, dass der Querträger nicht an die Form der Längslenker angepasst werden muss, da er zwischen der Oberschale und der Unterschale formschlüssig aufgenommen wird. In den Übergängen des Querträgers zu den Längslenkern werden die beiden Profile miteinander verschweißt. Hierzu sind an den Längslenkern Aufnahmen für die Enden des Querträgers ausgebildet (Anspruch 5).
Die Schalenbauweise der Längslenker ermöglicht homogene Übergänge sowohl zum Querträger als auch zur Karosserieanbindung und den Radlagern. Zusätzliche Versteifungsbleche sind nicht erforderlich. Dies bedeutet einen günstigeren Aufbau im Vergleich zu herkömmlichen Rohrlängslenkern mit Versteifungsblechen. Daraus ergibt sich eine Reduzierung der Einzelteile sowie der Schweißnähte. Dies hat fertigungstechnische Vorteile und führt zu einer weiteren Gewichtsreduzierung.
Gemäß der vorteilhaften Ausgestaltung von Anspruch 6 greifen die Aufnahmen an der Unterschale mit zungenförmigen Übergangsabschnitten in die Enden des Querträgers. Die Übergangsabschnitte bilden die Verlängerung der Unterschale zum Querträger hin, wodurch harmonische Übergänge gewährleistet sind. Durch diese Variante werden separate Übergangsbleche und die zu deren Festlegung erforderlichen Schweißnähte eingespart.
Die erfindungsgemäße Verbundlenkerachse zeichnet sich durch ihre leichte Bauart aus sowie ihre Effizienz hinsichtlich der Anpassung an verschiedene Kraftfahrzeugtypen und dem damit geforderten Steifigkeitsverhalten. Den Verbundlenkerachsen kann durch Abstimmung der Querschnittsflächen des Querträgers, der Wanddicken und gegebenenfalls auch des Werkstoffs der Schalen von Querträger und Längs lenkern ein auf den jeweiligen Kraftfahrzeugtyp abgestimmtes Steifigkeitsverhalten gegeben werden.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Verbundlenkerachse in der Ansicht;
2 einen vertikalen Querschnitt durch den Querträger der Verbundlenkerachse;
3 einen Ausschnitt des Querträgers in perspektivischer Ansicht;
4 ebenfalls in perspektivischer Darstellungsweise den Übergangsbereich eines Querträgers zum Längslenker und
5 eine Seitenansicht auf die Darstellung der 4 gemäß dem Pfeil V.
In der 1 ist mit 1 eine Verbundlenkerachse für ein Kraftfahrzeug bezeichnet. Die Verbundlenkerachse 1 umfasst im wesentlichen zwei radführende Längslenker 2, 3 und einen die beiden Längslenker 2, 3 verbindenden Querträger 4.
Anhand der 2 erkennt man, dass der Querträger 4 aus einer 1. oberen Schale 5 und einer 2. unteren Schale 6 gebildet ist. Die beiden Schalen 5, 6 liegen ineinander und sind über Längsschweißnähte 7, 8 miteinander verbunden (siehe hierzu auch 3).
Bei den beiden Schalen 5, 6 handelt es sich um Pressteile aus Stahlblech. Sie weisen im wesentlichen einen V-förmigen Querschnitt auf. Die untere Schale 6 besitzt an ihren Seitenschenkeln 9 gerundet umgebogene Endabschnitte 10. An den Endabschnitt 10 ist die obere Schale 5 mit ihren Seitenschenkeln 11 angesetzt und hier verschweißt. Die Längsschweißnähte 7, 8 werden prozessautomatisiert mit Schweißautomaten hergestellt.
Durch eine Abstimmung in der Querschnittskonfiguration der beiden Schalen 5, 6 kann die von diesen eingeschlossene Fläche A bestimmt werden. Hierdurch ist eine Einstellung der Roll- bzw. Torsionssteifigkeit des Querträgers 4 möglich. In Strich linienführung ist in der 2 eine untere Schale 6' angedeutet, welche einen etwa U-förmigen halbrunden Querschnitt besitzt. Hierdurch wird die von der oberen Schale 5 und der unteren Schale 6' eingeschlossene Fläche A' vergrößert. Damit steigt die Torsinns- und Rollsteifigkeit des Querträgers 4.
Die Wanddicken S1, S2 der Schale 5 und der Schale 6 bzw. 6' können voneinander verschieden sein. Die einzelnen Wanddicken S1, S2 sind auf die jeweiligen Bauteilanforderungen und die im Betrieb auftretenden Spannungszustände abstimmbar. Diese Maßnahme trägt auch zu einer gewichtsoptimierten Bauweise der erfindungsgemäßen Verbundlenkerachse 1 bei.
An den Längslenkern 2, 3 sind Aufnahmen 12 ausgebildet, in welche der Querträger 4 mit seinen Enden 13 eingeführt und hier festgelegt ist. Die Festlegung erfolgt durch Schweißnähte 14. Anhand der 4 und 5 erkennt man, dass jeder Längslenker 2 bzw. 3 aus einer Unterschale 15 und einer Oberschale 16 gebildet ist. Hierbei handelt es sich ebenfalls um Pressteile aus Stahlblech. Die Aufnahmen 12 nehmen die Enden 13 des Querträgers 4 formschlüssig auf. Hierbei greifen an der Unterschale 15 ausgebildete zungenförmige Übergangsabschnitte 17 von unten in das jeweilige Ende 13 (siehe 5). Dies führt zu harmonischen Übergängen und erhöht die Torsionssteifigkeit des Querträgers 4 in den Enden 13.

Claims

Verbundlenkerachse für Kraftfahrzeuge, welche zwei durch eine Querträger (4) verbundene Längslenker (2, 3) umfasst, wobei der Querträger (4) aus zwei ineinander liegenden Schalen (5, 6) zusammengesetzt ist, die ineinander liegend eine Fläche (A, A') einschließen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schale (6) an ihren Seitenschenkeln (9) gerundet umgebogene Endabschnitte (10) aufweist, an welche die andere Schale (5) mit ihrem Seitenschenkel (11) angesetzt ist und die Schalen (5, 6) über Längsschweißnähte (7, 8) miteinander verbunden sind.
Verbundlenkerachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (4) zumindest auf dem überwiegenden Teil seiner Länge einen im wesentlichen V- oder U-förmigen Querschnitt besitzt.
Verbundlenkerachse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanddicken (S1, S2) der 1. Schale (5) und der 2. Schale (6) voneinander verschieden sind.
Verbundlenkerachse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Längslenker (2, 3) aus einer Unterschale (15) und einer Oberschale (16) gebildet ist.
Verbundlenkerachse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an den Längslenkern (2, 3) Aufnahmen für die Enden (13) des Querträgers (4) ausgebildet sind.
Verbundlenkerachse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmen (12) an der Unterschale (15) mit zungenförmigen Übergangsabschnitten (17) in die Enden (13) des Querträgers (4) eingreifen.