DE102008036340B4 - Kraftfahrzeug mit einer Verbundlenkerachse - Google Patents
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Abstract
Kraftfahrzeug mit einer Verbundlenkerachse, welche umfasst:- zwei Achslenker (1), die jeweils an einem Endabschnitt (2) mit einem Fahrzeugaufbau und an einem weiteren Endabschnitt (4) mit einem Fahrzeugrad gekoppelt sind,- einen Querträger (6), der einen an einer Längsseite offenen Profilquerschnitt aufweist und die beiden Achslenker (1) in Querrichtung definiert torsionselastisch, jedoch hinreichend biegesteif miteinander verbindet, und- zwei Schottbleche (7), die jeweils im Übergangsbereich zwischen dem Querträger (6) und einem Achslenker (1) angeordnet sind und sich zumindest mit einem Endabschnitt (11) in das Profil des Querträgers (6) erstrecken, wobei die Schottbleche (7) zumindest an ihrem querträgerseitigen Endabschnitt (11) in einer Schnittebene quer zur Längserstreckung des Querträgers (6) einen gewölbten Profilquerschnitt aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schottbleche (7) in Richtung des querträgerseitigen Endabschnitts (11) eine abnehmende Breite aufweisen und zumindest an ihrem querträgerseitigen Endabschnitt (11) im Bereich ihrer Anlage an die Wand des Querträgers (6) unter einem spitzen Winkel (a) an die Wand des Querträgers (6) anschließen.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit einer Verbundlenkerachse nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
- Unter einer von außen wirkenden Seitenkraft neigt an einer Verbundlenkerachse das kurvenäußere Rad einer solchen Achse dazu, in Nachspur zu gehen. Dies ist unerwünscht und kann in einem gewissen Umfang durch geeignete elastokinematische Spur- und Sturzänderungen bei wechselseitigem Einfedern kompensiert werden. Einen wesentlichen Faktor stellt hierbei die Nachgiebigkeit des die Achslenker in Fahrzeugquerrichtung verbindenden Querträgers dar. Weiterhin soll die Verbundlenkerachse möglichst seiten-, sturz- und vorspursteif sein. Aus diesem Grunde wird ein Querträger mit hoher Biegesteifigkeit angestrebt.
- Insbesondere im Übergangsbereich zwischen dem torsionsweichen Querträger und den möglichst steifen Achslenkern ergeben sich im Betrieb komplexe Spannungszustände, welche die Bauteilfestigkeit begrenzen. Steife Schottbleche zwischen den Achslenkern und dem Querträger begünstigen zwar eine stabile Anbindung, können jedoch unter Torsion zu einem inhomogenen Spannungsverlauf entlang des Querträgers führen. Insbesondere am querträgerseitigen Ende der Schottbleche treten hohe Spannungsspitzen auf, welche die Festigkeit der Verbundlenkerachse beeinträchtigen.
- Eine Verbundlenkerachse der eingangs genannten Art ist aus
US 5,518,265 A bekannt. Das dort offenbarte Schottblech stützt sich auf einem Rand des Querträgers ab. - Weiterhin ist aus
DE 10 2006 041 567 A1 ein Schottblech bekannt, dessen querträgerseitiger Endabschnitt gabelförmig ausgebildet ist. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Kraftfahrzeug mit einer Verbundlenkerachse der eingangs genannten Art unter im wesentlicher Beibehaltung oder Verminderung des Bauteilgewichts die Bauteilsteifigkeit weiter zu erhöhen.
- Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit einer Verbundlenkerachse mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
- Es hat sich gezeigt, dass durch diese überraschend einfache Maßnahme eine deutliche Spannungsreduktion im Übergang von dem unter Torsion verformten Profilbereich des Querträgers in den unverformten Teil der Verbundlenkerachse erzielt werden kann. Im Vergleich zu einem nicht-gewölbten Schottblech wird eine Verminderung der maximalen v. Mises-Spannungen um circa 25 Prozent erzielt. Hierdurch ergibt sich eine merkliche Erhöhung der Bauteilfestigkeit bzw. es lassen sich kostengünstige Materialien verwenden.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in weiteren Patentansprüchen angegeben.
- Aus den oben stehenden Gründen ist es besonders vorteilhaft, wenn die Wölbung des Profilquerschnitts in Richtung einer Profilverjüngung des Querträgers weist.
- Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
-
1 eine räumliche Ansicht eines Ausführungsbeispiels für eine Verbundlenkerachse nach der Erfindung von unten, -
2 eine Ansicht eines Schottblechs, -
3 eine Detailansicht des Anbindungsbereichs des Querträgers an einen Achslenker, und in -
4 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in1 . - Das in den
1 bis3 dargestellte Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Verbundlenkerachse für ein Personkraftfahrzeug, über die die Hinterräder des Fahrzeugs gegen dessen Aufbau abgestützt werden. - Die in
1 dargestellte Verbundlenkerachse umfasst je Fahrzeugrad einen Achslenker1 , der sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt. Jeder Achslenker1 weist an seinem vorderen Endabschnitt2 ein Lager3 zur schwenkbaren Ankopplung an den Fahrzeugaufbau auf. Die Schwenkachsen der Lager3 verlaufen dabei im wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung. Jedes der Lager3 ist als elastokinematisches Lager, beispielsweise als Gummi-Metall-Lager ausgebildet, um in Zusammenwirkung mit weiteren elastokinematischen Komponenten geeignete Spur- und Sturzkorrekturen unter Seitenkrafteinfluss oder/oder bei wechselseitigem Einfedern zu bewirken. - An den Achslenkern
1 befindet sich ferner jeweils an einem hinteren Endabschnitt4 ein Radträger zur Ankopplung eines nicht näher dargestellten Fahrzeugrads. Im Bereich des Radträgers ist ein Schwingungsdämpfer5 abgestützt. - Die beiden Achslenker
1 sind zwischen den Endabschnitten2 und4 in Querrichtung durch einen Querträger6 verbunden, der als Torsionsprofil ausgebildet ist. Der Querträger6 ist ein an einer Längsseite offenes Hohlprofil aus Blech und aufgrund seiner Geometrie torsionsweich bzw. torsionselastisch, jedoch biegesteif. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die offene Seite des Profils nach unten. Wie1 zeigt, ist der geradlinig ausgebildete Querträger6 mit seinen beiden axialen Enden an den Innenseiten der Achslenker1 angeschweißt. - Zur Aussteifung des Übergangsbereichs zwischen den Achslenkern
1 und dem Querträger6 ist jeweils ein Schottblech7 vorgesehen. Weiterhin befindet sich in dem rückseitigen Zwickel zwischen dem Querträger6 und jeweils einem der Achslenker1 ein Federträger8 , der sowohl an dem Querträgers6 als auch am betreffenden Achslenker1 abgestützt und befestigt ist. Die Abstützung am Querträger6 erfolgt dabei im Bereich des Schottblechs7 . - Zur Verbesserung der Bauteilfestigkeit der Verbundlenkerachse ist das Schottblech
7 in besonderer Weise geformt und angeordnet. - Jedes Schottblech
7 erstreckt sich im wesentlichen in Richtung des Querträgers6 und ist innerhalb des Profilsquerschnitts desselben aufgenommen. Ein achslenkerseitiger Endabschnitt9 des Schottblechs7 erstreckt sich bis unter einen Achslenker1 und ist vorzugsweise an diesem angeschweißt. Der achslenkerseitige Endabschnitt9 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel im wesentlichen eben ausgebildet. An den achslenkerseitigen Endabschnitt9 schließt ein Übergangsabschnitt10 an, der in einen querträgerseitigen Endabschnitt11 übergeht. Wie3 und4 zeigen, weist der querträgerseitige Endabschnitt11 in einer Schnittebene quer zur Längserstreckung des Querträgers6 einen gewölbten Profilquerschnitt auf. Die Wölbung des Profilquerschnitts weist dabei in Richtung einer Profilverjüngung des Querträgers6 . Am stirnseitigen Ende des querträgerseitigen Endabschnitts11 ergibt sich somit eine bogenförmige Kante12 . - Das Schottblech
7 verläuft von dem Achslenker1 in Richtung des Querträgers6 in den Profilquerschnitt des Querträgers6 hinein, das heißt von der offenen Seite des Profilsquerschnitts zum Scheitel desselben. Dabei nimmt die Breite des Schottblechs7 in Richtung des querträgerseitigen Endes entsprechend der Profilquerschnittsverjüngung des Querträgers6 ab. Hierdurch ergibt sich ein weicher Übergang zwischen dem von Schottblechen7 freien Torsionsabschnitt13 in der Mitte des Querträgers6 zu den steiferen Achslenkern1 . Vorzugsweise ist das Schottblech7 an seinen Flanken14 und15 mit dem Querträger6 verschweißt. Durch die Wölbung des Schottblechs7 im Bereich des Endabschnitts11 werden Spannungsspitzen insbesondere im Bereich der Anlage der Kante12 an den Querträger6 stark reduziert. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Bauteilfestigkeit aus. -
4 zeigt einen Schnitt durch den Querträger6 und das Schottblech7 . Der Querträger6 weist im Profilquerschnitt einen in etwa V-förmigen Scheitelabschnitt auf, der in Einbaulage der Verbundlenkerachse nach oben weist. Die Arme der V-Form sind asymmetrisch. Der in Fahrtrichtung vornliegende Arm16 ist steiler angestellt als der als in Fahrtrichtung hintenliegende Arm17 , der zudem deutlich breiter als der vornliegende Arm16 ist. An jeden Arm16 bzw.17 des Querschnitts schließt ein abgewinkelter Steg18 bzw.19 an. Beide Stege18 und19 verlaufen nahezu parallel und enden an der offenen Seite des Profilsquerschnitts in einem nach außen gebogenen Kragen20 und21 . - Der Profilquerschnitt des Schottblechs
7 bildet im Bereich des Übergangsabschnitt10 und des querträgerseitigen Endabschnitts11 ebenfalls einen V-förmigen Scheitelabschnitt mit einem in Fahrtrichtung vornliegenden steileren und schmaleren Arm22 und einem in Fahrtrichtung hintenliegenden flacheren und breiteren Arm23 aus. An diese Arme schließen die vorstehend bereits erwähnten Flanken14 und15 des Schottblechs7 an. Wie4 zeigt, weist der V-förmige Scheitelabschnitt des Schottblechs7 in Richtung des V-förmigen Scheitelabschnitts des Querträgers6 und ist von letzterem beabstandet, während die Flanken14 und15 an den Stegen18 und19 anliegen. Auch die Kante12 liegt vorzugsweise vollständig an dem Querträger6 bzw. dessen Scheitelabschnitt an und ist mit diesem verschweißt. - Aufgrund der in
4 gezeigten Wölbung des Endabschnitts11 des Schottbleches7 laufen dessen Arme22 und23 unter einem spitzen Winkel gegen die Wand des Querträgers6 . Vorzugsweise ist dieser Winkel α kleiner oder gleich 45 Grad. Auch ein tangentialer Übergang in die Innenwände der Stege18 und19 ist möglich. Der spitze Winkel α der Schweißverbindung24 zwischen dem Schottblech7 und dem Querträger6 ist somit deutlich kleiner als 90°. - Das gewölbte Schottblech
7 verbindet den torsionsweichen Querträger6 mit einem der Achslenker1 und bewirkt dabei eine Versteifung der Anbindung des Querträgers6 am Achslenker1 bei gleichzeitig sanftem Übergang der Steifigkeit vom verformbaren in den unverformbaren Bereich der Verbundlenkerachse unter Vermeidung ausgeprägter Spannungsspitzen. - Zur Gewichtseinsparung können im gering belasteten Bereich des Schottblechs
7 Öffnungen vorgesehen werden, wie dies in den Figuren anhand einer Öffnung25 angedeutet ist. - Das vorstehend erläuterte Ausführungsbeispiel einer Verbundlenkerachse eines Kraftfahrzeuges weist gegenüber herkömmlichen Verbundlenkerachsen eine höhere Steifigkeit auf und führte zu einer Verbesserung der Achskinematik. Dies ermöglicht wiederum eine Verbesserung der Fahrdynamik eines Kraftfahrzeugs.
- Die Erfindung wurde anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern umfasst alle durch die Ansprüche definierten Ausgestaltungen.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Achslenker
- 2
- vorderer Endabschnitt eines Achslenkers
- 3
- Lager
- 4
- hinterer Endabschnitt eines Achslenkers
- 5
- Schwingungsdämpfer
- 6
- Querträger
- 7
- Schottblech
- 8
- Federträger
- 9
- achslenkerseitiger Endabschnitt eines Schottblechs
- 10
- Übergangsabschnitt
- 11
- querlenkerseitiger Endabschnitt eines Schottblechs
- 12
- gekrümmte Kante
- 13
- Torsionsabschnitt
- 14
- Flanke
- 15
- Flanke
- 16
- vorderer Arm des Profilsquerschnitts des Querträgers
- 17
- hinterer Arm des Profilsquerschnitts des Querträgers
- 18
- Steg
- 19
- Steg
- 20
- Kragen
- 21
- Kragen
- 22
- vorderer Arm des Profilsquerschnitts des Schottblechs
- 23
- hinterer Arm des Profilsquerschnitts des Schottblechs
- 24
- Schweißnaht
- 25
- Öffnung
Claims (11)
- Kraftfahrzeug mit einer Verbundlenkerachse, welche umfasst: - zwei Achslenker (1), die jeweils an einem Endabschnitt (2) mit einem Fahrzeugaufbau und an einem weiteren Endabschnitt (4) mit einem Fahrzeugrad gekoppelt sind, - einen Querträger (6), der einen an einer Längsseite offenen Profilquerschnitt aufweist und die beiden Achslenker (1) in Querrichtung definiert torsionselastisch, jedoch hinreichend biegesteif miteinander verbindet, und - zwei Schottbleche (7), die jeweils im Übergangsbereich zwischen dem Querträger (6) und einem Achslenker (1) angeordnet sind und sich zumindest mit einem Endabschnitt (11) in das Profil des Querträgers (6) erstrecken, wobei die Schottbleche (7) zumindest an ihrem querträgerseitigen Endabschnitt (11) in einer Schnittebene quer zur Längserstreckung des Querträgers (6) einen gewölbten Profilquerschnitt aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schottbleche (7) in Richtung des querträgerseitigen Endabschnitts (11) eine abnehmende Breite aufweisen und zumindest an ihrem querträgerseitigen Endabschnitt (11) im Bereich ihrer Anlage an die Wand des Querträgers (6) unter einem spitzen Winkel (a) an die Wand des Querträgers (6) anschließen.
- Kraftfahrzeug nach
Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbung des Profilquerschnitts in Richtung einer Profilverjüngung des Querträgers (6) weist. - Kraftfahrzeug nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass Schottbleche (7) an ihrem querträgerseitigen Ende eine bogenförmige Kante (12) aufweisen. - Kraftfahrzeug nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schottbleche (7) an ihrem querträgerseitigen Endabschnitt (11) im Bereich ihrer Anlage an die Wand des Querträgers (6) tangential oder unter einem Winkel (α) von maximal 45° an die Wand des Querträgers (6) anschließen. - Kraftfahrzeug nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schottbleche (7) vollständig in dem Profil des Querträgers (6) aufgenommen sind. - Kraftfahrzeug nach einem der
Ansprüche 1 bis5 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schottbleche (7) an ihren Flanken (14, 15) mit dem Querträger (6) verschweißt sind. - Kraftfahrzeug nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schottbleche (7) an der Unterseite der Achslenker (1) befestigt sind. - Kraftfahrzeug nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schottbleche (7) an der Unterseite der Achslenker (1) angeschweißt sind. - Kraftfahrzeug nach einem der
Ansprüche 1 bis8 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schottbleche (7) zumindest über ihre halbe Länge einen gewölbten Profilquerschnitt aufweisen. - Kraftfahrzeug nach einem der
Ansprüche 1 bis9 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Träger (8) zur Abstützung einer Feder sowohl an einem der Achsträger (1) als auch an dem Querträger (6) abgestützt ist. - Kraftfahrzeug nach
Anspruch 10 , dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützung des Federträgers (8) an dem Querträger (6) im Bereich eines Schottblechs (7) vorgenommen ist.
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