DE10064438B4

DE10064438B4 - Verbundlenkerachse für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE10064438B4
Application number: DE2000164438
Authority: DE
Inventors: Dirk-Heinrich Rehbein; Egon Neuwirth
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2014-10-16
Anticipated expiration: 2020-12-23
Also published as: DE10064438A1

Abstract

Verbundlenkerachse für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem biegesteifen, torsionsnachgiebigen Querträger (24), dessen Enden jeweils mit einem biege- und torsionssteifen Längsträger (26) verbunden sind, an denen jeweils ein Achsführungslager (22), eine Achszapfenaufnahme (14), eine Stoßdämpferaufnahme (10) und ein Federteller (18) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundlenkerachse, bestehend aus dem biegesteifen, torsionsnachgiebigen Querträger (24) und den biege- und torsionssteifen Längsträgern (26) einschließlich der Stoßdämpferaufnahmen (10), aus einem Gussteil aus Leichtmetall besteht.

Description

Die Erfindung bezeiht sich auf eine Verbundlenkerachse für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Verbundlenkerachsen für Kraftfahrzeuge sind allgemein bekannt. Sie werden im Kraftfahrzeugbau als Hinterachse verwendet und stellen die Verbindung zwischen Fahrzeugaufbau und Rad mit Reifen her. Ihre Aufgabe besteht weiterhin darin, in Verbindung mit entsprechenden Dämpfungsmitteln Stöße und Schwingungen, die durch die Fahrbewegung hervorgerufen und von der Fahrbahn über das Rad übertragenen werden, gedämpft in den Fahrzeugaufbau einzuleiten. In der Regel bestehen Verbundlenkerachsen aus einem biegesteifen und torsionsnachgiebigen Querträger, dessen Enden jeweils mit einem biege- und torsionssteifen Längsträger verbunden sind. Die Verbindung des als Profil ausgebildeten Querträgers mit den jeweiligen ebenfalls als Profil ausgebildeten Längsträgern erfolgt durch Verschrauben, Verschweißen oder dergleichen. An den beiden Längsträgern der Verbundlenkerachse wird jeweils ein Achsführungslager zur Anbindung der Verbundlenkerachse an den Fahrzeugaufbau, eine Achszapfenaufnahme zur Befestigung des Rades, eine Stoßdämpferaufnahme zur Befestigung des Stoßdämpfers zwischen der Verbundlenkerachse und dem Fahrzeugaufbau und ein Federteller zur Aufnahme einer entsprechenden Schraubenfeder angebracht. Diese einzelnen, an den Längsträgern der Verbundachse angeordneten Aufnahmen werden ebenfalls durch Verschrauben, Verschweißen oder dergleichen an den Längsträgern befestigt.
Aus der EP 0 861 744 A2 ist eine Verbundlenkerachse der eingangs genannten Art bekannt, bei der der Querträger aus einem Aluminiumstrangpressprofil mit nach unten offenem Querschnitt besteht, wobei der Querschnitt aus einer Kombination von U- und V-Form besteht. Die biege- und torsionssteifen Längsträger werden durch Schweißen oder Kleben mit den abgebogenen Enden des Querträgers verbunden. Die Aufnahmemittel, wie zum Beispiel Radträger und Stoßdämpferhalterung, werden an dem Längsträger angeschweißt. Die Befestigung des Dämpfungslagers erfolgt durch Schrauben.
Der Nachteil dieser Bauform besteht darin, dass zur Fertigung der entsprechenden Verbundlenkerachse sehr viele Fertigungsschritte zur Herstellung benötigt werden.
Der technologische Fertigungsaufwand zur Herstellung der Verbundlenkerachse ist sehr groß. Außerdem werden sehr viele unterschiedliche Einzelteile benötigt, die entsprechend vorher hergestellt werden müssen. Ein weiterer Nachteil dieser Verbundlenkerachse besteht darin, dass insbesondere in den Bereichen der Verbindung des Querträgers mit den Längsträgern während des Einsatzes durch die auftretenden Belastungen, besonders beim wechselseitigen Einfedern, durch die hohen Torsionskräfte und somit durch die Verdrehung des Querträgers Risse entstehen können. Dabei sind besonders die Schweiß- und Klebestellen der Verbindung des Querträgers mit den Längsträgern gefährdet. Die Einsatzdauer der Verbundlenkerachse wird dadurch reduziert.
Aus der nachveröffentlichten DE 199 39 485 A1 ist eine Verbundlenkerachse bekannt, beider der Querträger aus einem Leichtmetall hergestellt und durch Schweißen oder Kleben mit den Längsträgern verbunden ist. Weiterhin wird in der DE 199 39 485 A1 ausgeführt, es sei denkbar Quer- und Längsträger z. B. durch Thixoforming aus einem Stück zu fertigen.
In der DE 30 04 194 A1 wird offenbart, einen Achskörper einer Verbund- oder Koppellenkerachse durch Gießen herzustellen, wobei metallische Lagerkörper miteingegossen werden können.
Aus der DE 196 43 001 A1 ist ferner eine mehrteilige Leichtmetall-Verbundlenkerachse bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufwand bei der Herstellung einer Verbundlenkerachse sowie die zur Herstellung der Verbundlenkerachse benötigten Teile zu reduzieren und die Verbundlenkerachse so zu gestalten, dass die Nutzungsdauer der Verbundlenkerachse erhöht und Rissbildungen an der Verbundlenkerachse während der Nutzungsdauer weitestgehend vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Verbundlenkerachse für Kraftfahrzeuge mit den in dem Patentanspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass die Verbundlenkerachse, bestehend aus dem biegesteifen, torsionsnachgiebigen Querträger und den biege- und torsionssteifen Längsträgern einschließlich der Stoßdämpferaufnahmen, aus einem Leichtmetall-Gussteil besteht, werden die Herstellungskosten und der Herstellungsaufwand wesentlich reduziert. Durch die Herstellung des gesamten Bauteiles, einschließlich der dazugehörigen Aufnahmen für die Achsbefestigung, den Achszapfen, den Stoßdämpfer und die Feder, als ein Gussstück wird auch die Anzahl der benötigten Einzelteile verkleinert. Der Herstellungs- und Montageaufwand zur Fertigung und Anbringung der einzelnen Aufnahmen entfällt, wodurch die Gesamtkosten reduziert werden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass durch die Herstellung der Verbundlenkerachse als ein Gussteil Rissbildungen an der Verbindung zwischen dem Querträger und den daran befindlichen Längsträgern während des Fahrbetriebes weitestgehend vermieden werden, da keine gefährdeten Verbindungsstellen zwischen Querträger und Längsträgen mehr bestehen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht der biegesteife, torsionsnachgiebige Querträger aus einem offenen, vorzugsweise aus einem einseitig und nach unten in Richtung Fahrbahn offenen, Profil. Dadurch wird erreicht, dass der Verbund des Querträgers mit den Längsträgern flexibel ist und der Querträger insbesondere beim Ein- und Ausfedern eines Rades oder beider Räder die dabei auftretende Verformung durch Torsion aufnehmen kann. Durch entsprechende Gestaltung des Profils des Querträgers wird die gewünschte Torsionssteifigkeit der Verbundlenkerachse eingestellt.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung der Verbundlenkerachse und
2 eine weitere perspektivische Darstellung der Verbundlenkerachse.
Die aus einem Gussteil hergestellte Verbundlenkerachse besteht aus einem biegesteifen, torsionsnachgiebigen Querträger 24 und den beiden biege- und torsionsnachgiebigen Längsträgern 26, die etwas nach vom versetzt und mit den Enden des Querträgers 24 als ein Bauteil verbunden sind. An der Verbundlenkerachse – und zwar an den Längsträgern 26 – sind die Achsführungslager 22 angegossen. Die Achsführungslager 22 stellen die Verbindung der Verbundlenkerachse mit dem Fahrzeugaufbau her. Durch zusätzliche Anordnung eines Gummilagers am Achsführungslager 22 wird eine vertikale Bewegung der Verbundlenkerachse ermöglicht, um somit beim Ein- und Ausfedern des Rades eine Dämpfung der Radstöße zu erzielen. Gleichzeitig werden bei der Herstellung der Verbundlenkerachse an den Längsträgern 26 eine Achszapfenaufnahme 14, eine Stoßdämpferaufnahme 10 und ein Federteller 18 mit angegossen, die somit Bestandteil des Längsträgers 26 und damit der Verbundlenkerachse sind.
An die Achszapfenaufnahme 14 wird ein Achszapfen 16 montiert, an dem ein entsprechendes Fahrzeugrad befestigt wird. Zur Dämpfung der von der Fahrbahn über das Rad übertragenen Stöße zum Fahrzeugaufbau ist zwischen der Stoßdämpferaufnahme 10 und dem Fahrzeugaufbau ein Stoßdämpfer 12 sowie zwischen dem Federteller 18 und dem Fahrzeugaufbau eine Feder 20 angeordnet.
Um der Anforderung des flexiblen Verbundes einer Verbundachse gerecht zu werden, besteht der biege- und torsionssteife Längsträger 26 aus einem Hohl- oder Vollprofil während der biegesteife und torsionsnachgiebige Querträger 24 aus einem offenen, vorzugsweise aus einem einseitig und nach unten – in Fahrbahnrichtung gesehen – offenen, Profil besteht. Dadurch wird erreicht, dass die beim Ein- beziehungsweise Ausfedern eines Rades oder beider Räder auftretenden Torsionskräfte durch den Querträger 24 aufgenommen werden können. Aufgrund der Gussausführung der Verbundlenkerachse bestehen zahlreiche konstruktive Möglichkeiten, durch einen geeigneten Querschnitt des Querträgers 24 die gewünschte Torsionssteifgkeit des Querträgers 24 einzustellen. Als besonders vorteilhaft hat sich dabei ein einseitig nach unten in Richtung Fahrbahn offenes Profil erwiesen.
Die im Komplex bestehende Verbundlenkerachse – aus dem biegesteifen, torsionsnachgiebigen Querträger 24 und den biege- und torsionssteifen Längsträgern 26 mit dem Achsführungslager 22, der Achszapfenaufnahme 14, der Stoßdämpferaufnahme 10 und dem Federteiler 18 – wird erfindungsgemäß aus einem Leichtmetall, wie beispielsweise aus Aluminium, gegossen. Dadurch werden die Herstellungskosten gegenüber den aus mehreren Teilen bestehenden Verbundlenkerachsen wesentlich reduziert. Notwendige Arbeitsschritte zum Zusammenbau beziehungsweise zur Montage der Verbundlenkerachse entfallen bei der erfindungsgemäßen Lösung. Nahtstellen zwischen dem Querträger 24 und den Längsträgern 26 entfallen. Rissbildungen an Schweiß- beziehungsweise Klebeverbindungen werden dadurch vermieden.
Bezugszeichenliste

10: Stoßdämpferaufnahme
12: Stoßdämpfer
14: Achszapfenaufnahme
16: Achszapfen
18: Federteller
20: Feder
22: Achsführungslager
24: Querträger
26: Längsträger

Claims

Verbundlenkerachse für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem biegesteifen, torsionsnachgiebigen Querträger (24), dessen Enden jeweils mit einem biege- und torsionssteifen Längsträger (26) verbunden sind, an denen jeweils ein Achsführungslager (22), eine Achszapfenaufnahme (14), eine Stoßdämpferaufnahme (10) und ein Federteller (18) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundlenkerachse, bestehend aus dem biegesteifen, torsionsnachgiebigen Querträger (24) und den biege- und torsionssteifen Längsträgern (26) einschließlich der Stoßdämpferaufnahmen (10), aus einem Gussteil aus Leichtmetall besteht.
Verbundlenkerachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Achsführungslager (22), die Achszapfenaufnahme (14), die Stoßdämpferaufnahme (10) und der Federteller (18) Bestandteil des Längsträgers (26) sind.
Verbundlenkerachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die biege- und torsionssteifen Längsträger (26) aus einem Hohlprofil bestehen.
Verbundlenkerachse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die biege- und torsionssteifen Längsträger (26) aus einem Vollprofil bestehen.
Verbundlenkerachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch torsionsionsnachgiebige Querträger (24) aus einem einseitig und nach unten in offenen Profil besteht.
Verbundlenkerachse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der biegesteife, torsionsionsnachgiebige Querträger (24) aus einem einseitig und nach unten in Richtung Fahrbahn offenen Profil besteht.
Verbundlenkerachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundlenkerachse aus Aluminium besteht.