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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese PCT-Patentanmeldung beansprucht den Vorteil und die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 62/118,748 vom 20. Februar 2015, deren gesamte Offenbarung als Teil der Offenbarung dieser Anmeldung zu betrachten ist und die hier unter Bezugnahme eingeschlossen ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Erfindungsfeld
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Fahrzeug-Verbundlenkerachsenanordnungen.
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2. Stand der Technik
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Eine Verbundlenkerhinterachsen-Aufhängungsanordnung, die auch als Torsionsachsenanordnung bekannt ist, ist ein Typ von Kraftfahrzeug-Aufhängungssystem, das ein Paar von Längslenkern, die jeweils mit einem Rad eines Fahrzeugs und mit einer Achse des Fahrzeugs gekoppelt sind, und einen Verbundlenker, der sich quer zwischen den Längslenkern erstreckt, umfasst. Während des Betriebs des Fahrzeugs verformt sich der Verbundlenker in einer Verdrehungsbewegung, wenn sich eines der Räder relativ zu dem anderen bewegt, etwa während eines Rollens der Fahrzeugkarosserie oder wenn eines der Räder auf zum Beispiel ein Schlagloch oder ein Hindernis auf der Straße trifft. Die Verdrehungsbewegung des Verbundlenkers absorbiert diese Bewegung, um die Fahrt für die Insassen in der Fahrzeugkarosserie bequemer zu machen.
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Um die Verbundlenkerachsenanordnung mit gewünschten Performanzeigenschaften zu versehen, ist die gesamte Länge des Verbundlenkers mit einer relativ geringen Torsionssteifigkeit im Vergleich zu den Längslenkern versehen, damit die Längslenker relativ zueinander schwenken können. Diese Konfiguration kann jedoch abrupte Änderungen in der Torsionssteifigkeit um die Verdrehungsachse an den Verbindungen zwischen dem Verbundlenker und den Längslenker mit sich bringen, wobei diese abrupten Änderungen der Torsionssteifigkeit der Verbundlenkerachsenanordnung an diesen Verbindungen die strukturelle Integrität der Verbindungen beeinträchtigen können.
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Ein Ansatz zum Verbessern der strukturellen Integrität der Verbindungen zwischen der Verbundlenkerachse und den Längslenkern besteht darin, die Torsionssteifigkeit der Verbundlenkerachse zu variieren, um die Differenzen in den Torsionssteifigkeiten des Verbundlenkers und der Längslenker an den Verbindungen zu reduzieren. Zum Beispiel ist ein Typ von Verbundlenker mit einem Quetschrohrentwurf konfiguriert, dessen mittlerer Abschnitt allgemein V-förmig mit winkeligen, doppelten Wänden ausgebildet ist und die gegenüberliegenden Endteile geschlossene geometrische Formen aufweisen. Der V-förmige mittlere Abschnitt weist eine relativ niedrigere Torsionssteifigkeit auf als die rechteckigen oder kreisrunden Endteile, wobei die Verbundlenkerachse auch mit Zwischenabschnitten versehen ist, die einen Übergang zwischen dem V-förmigen mittleren Abschnitt und den steiferen Endteilen vorsehen. Ein anderer Ansatz besteht darin, Teile zu der Verbundlenkerachse in Nachbarschaft zu den Längslenkern hinzuzufügen, um den Übergang allmählicher zu machen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG UND VORTEILE
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Verbundlenkerachsenanordnung für die Verwendung in einem Fahrzeug vorgesehen. Die Verbundlenkerachsenanordnung umfasst ein Paar von beabstandeten Längslenkern und einen einstückigen Verbundlenker, der sich in einer ersten Richtung zwischen gegenüberliegenden Enden, die operativ mit den Längslenkern verbunden sind, erstreckt. Der Verbundlenker umfasst ein Paar von Endteilen und einen mittleren Abschnitt, der sich zwischen den Endteilen erstreckt. Der Verbundlenker umfasst weiterhin ein Paar von Seitenwänden und wenigstens eine zusätzliche Wand, die sich zwischen den Seitenwänden erstreckt. Der Verbundlenker ist allgemein sanduhrförmig, wobei der mittlere Abschnitt eine erste Breite in einer zweiten Richtung, die allgemein quer zu den ersten Richtungen ist, aufweist und die Endteile eine größere zweite Breite in der zweiten Richtung aufweisen. Außerdem verjüngt sich der Verbundlenker von der ersten Breite in dem mittleren Abschnitt zu den zweiten Breiten der Endteile, sodass sich die Torsionssteifigkeit allmählich von dem mittleren Abschnitt zu den Endteilen vergrößert.
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Während der Verwendung veranlasst die reduzierte Torsionssteifigkeit des Verbundlenkers in dem mittleren Abschnitt, dass der Großteil der Verdrehungsspannungen bei einer relativen Drehung der Längslenker durch den mittleren Abschnitt des Verbundlenkers absorbiert wird. Dadurch werden die Verbindungen zwischen den Enden des Verbundlenkers und den Längslenkern vor einer Beschädigung geschätzt, die aus der Verdrehung in den Endteilen resultieren könnte. Außerdem gestattet die allgemein parallele Beziehung zwischen den Seitenwänden des mittleren Abschnitts und den Endteilen, dass der Verbundlenker sehr kostengünstig durch Stanzen hergestellt werden kann.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Seitenwände in dem mittleren Abschnitt allgemein parallel zu den Seitenwänden in den Endteilen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Seitenwände in dem mittleren Abschnitt innerhalb von drei Grad genau parallel mit den Seitenwänden in den Endteilen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Verbundlenker eine obere Wand und eine untere Wand auf und weist der mittlere Abschnitt eine in der unteren Wand ausgebildete Öffnung auf, um die Torsionssteifigkeit des mittleren Abschnitts im Vergleich zu den Endteilen weiter zu reduzieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, enthalten die Seitenwände des mittleren Abschnitts eine Vielzahl von Öffnungen, um die Torsionssteifigkeit des mittleren Abschnitts im Vergleich zu den Endteilen weiter zu reduzieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Verbundlenker allgemein U-förmig und ist die sich zwischen den Seitenwänden erstreckende Wand eine obere Wand.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Enden des Verbundlenkers durch Schweißen an den Längslenkern befestigt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist wenigstens ein Teil jedes der Endteile des Verbundlenkers ein geschlossenes geometrisches Profil auf.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Verbundlenkerachsenanordnung für ein Fahrzeug vorgesehen. Das Verfahren fährt mit einem Schritt zum Vorsehen eines Paars von Längslenkern fort. Das Verfahren umfasst weiterhin einen Schritt zum Stanzen eines Werkstücks aus einem Metallblech zu einem Verbundlenker. Der gestanzte Verbundlenker umfasst ein Paar von Endteilen und einen mittleren Abschnitt, der sich in einer ersten Richtung zwischen den Endteilen erstreckt. Der Verbundlenker umfasst weiterhin ein Paar von Seitenwänden und wenigstens eine zusätzliche Wand, die sich zwischen den Seitenwänden erstreckt. Weiterhin ist der Verbundlenker allgemein sanduhrförmig, wobei der mittlere Abschnitt eine erste Breite in einer zweiten Richtung, die allgemein quer zu der ersten Richtung ist, aufweist und die Endteile eine größere zweite Breite in der zweiten Richtung aufweisen. Der Verbundlenker verjüngt sich von der ersten Breite des mittleren Abschnitts zu den zweiten Breiten des Endteils, sodass die Torsionssteifigkeit des Verbundlenkers allmählich von dem mittleren Abschnitt zu den Endteilen größer wird. Das Verfahren schreitet mit einem Schritt zum Befestigen des Verbundlenkers an den Längslenkern fort.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Seitenwände in dem mittleren Abschnitt des Verbundlenkers allgemein parallel zu den Seitenwänden in den Endteilen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Verbundlenker eine obere Wand und eine untere Wand auf und weist der mittlere Abschnitt eine in der unteren Wand ausgebildete Öffnung auf, um die Torsionssteifigkeit des mittleren Abschnitts im Vergleich zu den Endteilen weiter zu reduzieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthalten die Seitenwände des mittleren Abschnitts eine Vielzahl von Öffnungen, um die Torsionssteifigkeit des mittleren Abschnitts im Vergleich zu den Endteilen weiter zu reduzieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist wenigstens ein Teil jedes der Endteile des Verbundlenkers ein geschlossenes geometrisches Profil auf.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Schritt zum Befestigen des Verbundlenkers an den Längslenkern durch das Schweißen des Verbundlenkers mit den Längslenkern definiert.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende ausführliche Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten beispielhaften Ausführungsform einer Verbundlenkerachsenanordnung.
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2 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Verbundlenkerachsenanordnung von 1.
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3 ist eine Draufsicht auf die Verbundlenkerachsenanordnung von 1.
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4 ist eine Ansicht von unten der Verbundlenkerachsenanordnung von 1.
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5 ist eine Vorderansicht der Verbundlenkerachsenanordnung von 1.
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6 ist eine Rückansicht der Verbundlenkerachsenanordnung von 1.
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7 ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten beispielhaften Ausführungsform einer Verbundlenkerachsenanordnung.
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8 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Verbundlenkerachsenanordnung von 7.
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9 ist eine Draufsicht auf die Verbundlenkerachsenanordnung von 7.
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10 ist eine Ansicht von unten der Verbundlenkerachsenanordnung von 7.
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11 ist eine Vorderansicht der Verbundlenkerachsenanordnung von 7.
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12 ist eine Rückansicht der Verbundlenkerachsenanordnung von 7.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Mit Bezug auf die Figuren, in denen durchgehend gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um einander entsprechende Komponenten anzugeben, wird im Folgenden einer erste beispielhafte Ausführungsform einer verbesserten Verbundlenkerachsenanordnung 20 für ein Fahrzeugaufhängungssystem beschrieben, die allgemein in 1–6 gezeigt ist. Die Verbundlenkerachsenanordnung 20 umfasst ein Paar von Längslenkern 22 und einen Verbundlenker 24 (auch als Querglied bezeichnet), der sich in einer lateralen Richtung (entspricht im verwendeten Zustand der lateralen Richtung des Fahrzeugs) zwischen den Längslenkern 22 erstreckt. Die Längslenker 22 sind für eine Befestigung an gegenüberliegenden Rädern des Fahrzeugs konfiguriert, wobei die Längslenker 22 während der Verwendung relativ zueinander in Reaktion auf ein Rollen des Fahrzeugs bei einer schnellen Kurvenfahrt oder in Reaktion auf das Auftreffen der Räder auf ein Objekt wie etwa ein Schlagloch schwenken. Der Verbundlenker 24 widersetzt sich der relativen Drehung der Längslenker 22, um das Rollen zu reduzieren und allgemein die Dynamikperformanz des Fahrzeugs zu verbessern.
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Der Verbundlenker 24 erstreckt sich in einer ersten Richtung zwischen gegenüberliegenden Enden und umfasst ein Paar von gegenüberliegenden Endteilen 26 und einen mittleren Abschnitt 28, der sich zwischen den Endteilen 26 erstreckt. Der beispielhafte Verbundlenker 24 weist allgemein eine symmetrische Form um einen lateralen Mittelpunkt des Verbundlenkers 24 auf. Die Endteile 26 des Verbundlenkers 24 sind mit den Längslenkern 22 verbunden, sodass sich die Längslenker 22 während des Betriebs des Fahrzeugs relativ zueinander drehen können. Die Längslenker 22 können beliebige, geeignete Formen oder Konfigurationen aufweisen. Der Verbundlenker 24 und die Längslenker 22 sind vorzugsweise aus einem Metall ausgebildet (wie zum Beispiel aus Stahl, einer Stahllegierung, Aluminium, Aluminiumlegierungen, Magnesium, Magnesiumlegierungen usw.).
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Wie weiterhin in 2 gezeigt, sind in dieser beispielhaften Ausführungsform die Endteile 26 des Verbundlenkers 24 mit beabstandeten Seitenwänden 30 versehen, die darin ausgebildete U-förmige Vertiefungen 32 aufweisen. Die U-förmigen Vertiefungen 32 sind in Entsprechung zu äußeren Flächen der Längslenker 22 ausgebildet, um sogenannte „Handschuhverbindungen” mit den Längslenkern 22 herzustellen. Insbesondere werden die Längslenker 22 in die U-förmigen Vertiefungen 32 an den Endteilen 26 eingesteckt, wobei dann diese zwei Komponenten miteinander geschweißt werden (zum Beispiel mittels eines MIG-Schweißens, TIG-Schweißens, Laserschweißens usw.).
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Wie in 4 gezeigt, ist der beispielhafte Verbundlenker 24 allgemein sanduhrförmig und weist eine variable Breite entlang seiner Länge auf, um die Torsionssteifigkeit des Verbundlenkers 24 zwischen den Enden zu variieren. Insbesondere weist ein Teil des mittleren Abschnitts 28, der einen lateralen Mittenpunkt des Verbundlenkers 24 enthält, eine erste Breite W1 auf und weist ein Teil jedes der Endteile 26 eine zweite Breite W2, die größer als die erste Breite W1 in Nachbarschaft zu den Endteilen 26 ist, auf. Der Verbundlenker 24 geht allmählich von der kleineren ersten Breite W1 des mittleren Abschnitts 28 zu den größeren zweiten Breiten W2 der Endteile 26 über, um die Torsionssteifigkeit des Verbundlenkers 24 allmählich von dem mittleren Abschnitt 28 zu den Endteilen 26 zu vergrößern. Dies ist vorteilhaft, weil während der Verwendung der Großteil der Verdrehung des Verbundlenkers 24 in dem mittleren Abschnitt 28 mit der geringeren Torsionssteifigkeit auftritt, sodass also die Beständigkeit der Schweißverbindungen zwischen dem Verbundlenker 24 und den Längslenkern 22 verbessert wird, indem die Schweißverbindungen vor einer Beschädigung, die durch eine Verdrehung in den Endteilen 26 verursacht werden könnte, geschützt werden.
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Wie gezeigt, weisen die Endteile 26 des Verbundlenkers 24 geschlossene (oder beinahe geschlossene) geometrische Profile auf und weist der mittlere Abschnitt 28 ein geöffnetes und nicht gequetschtes geometrisches Profil auf. Insbesondere weisen die Endteile 26 allgemein rechteckige Formen mit einer oberen Wand 34 und einer unteren Wand 36, die sich zwischen den Seitenwänden 30 erstreckt, auf und ist der mittlere Abschnitt 28 allgemein U-förmig. Im Gegensatz zu Verbundlenkern mit einem Quetschrohraufbau ist der beispielhafte mittlere Abschnitt 28 einwandig und wird die geöffnete geometrische Konfiguration durch eine Öffnung 38 in der unteren Wand 36 vorgesehen. Durch diese Konfiguration wird die Torsionssteifigkeit des mittleren Abschnitts 28 im Vergleich zu den Endteilen 26 weiter reduziert, um die Schweißverbindungen zwischen dem Verbundlenker 24 und den Längslenkern 22 weiter zu schützen. Die Öffnung 38 weist allgemein eine elliptische oder ovale Form auf, sodass die Torsionssteifigkeit des Verbundlenkers 24 allmählich von einer minimalen Torsionssteifigkeit an annähernd dem Mittenpunkt des mittleren Abschnitts 28 zu den Endteilen 26 hin übergeht, wobei sich die Öffnung 38 wenigstens teilweise in die Seitenwände 30 erstreckt (wie in 5 und 6 gezeigt). Wie weiterhin in 5 und 6 gezeigt, sind in dem mittleren Abschnitt 28 die Seitenwände 30 des beispielhaften Verbundlenkers 24 mit voneinander in der ersten Richtung beabstandeten Löchern 40 versehen, um die Torsionssteifigkeit des mittleren Abschnitts 28 im Vergleich zu den Endteilen 26 weiter zu reduzieren und dadurch die Schweißverbindungen zwischen dem Verbundlenker 24 und den Längslenkern 22 weiter zu schützen.
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Die Seitenwände 30 in dem mittleren Abschnitt 28 erstrecken sich parallel oder beinahe parallel zueinander und mit den Seitenwänden 30 der Endteile 26. Insbesondere sind in der beispielhaften Ausführungsform die Seitenwände 30 des mittleren Abschnitts 28 mit einem Winkel relativ zu den Seitenwänden 30 der Endteile 26 von weniger als ungefähr drei Grad (3°) angeordnet. Dieser Winkelbereich gestattet ein Stanzformziehen während der Herstellung des Verbundlenkers 24, wodurch eine kostengünstige und hocheffiziente Herstellung ermöglicht wird.
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In 7–12 ist eine zweite beispielhafte Ausführungsform einer Verbundlenkerachsenanordnung 120 allgemein gezeigt, wobei um „100” erhöhte Bezugszeichen verwendet werden, um entsprechende Teile wie in der zuvor beschriebenen beispielhaften Ausführungsform anzugeben. Die zweite beispielhafte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten beispielhaften Ausführungsform dadurch, dass der Verbundlenker 124 allgemein U-förmig entlang seiner gesamten Länge ist. Wie in 10 gezeigt, weist der Verbundlenker 124 der zweiten beispielhaften Ausführungsform keine untere Wand auf. Und weil der Verbundlenker 124 dieser Ausführungsform keine untere Wand aufweist, ist die Öffnung 138 für das Reduzieren der Torsionssteifigkeit des mittleren Abschnitts 128 nur in den Seitenwänden 130 vorgesehen. Ähnlich wie in der zuvor beschriebenen ersten beispielhaften Ausführungsform weist wenigstens ein Teil des mittleren Abschnitts 128 des Verbundlenkers 124 eine erste Breite W1, die kleiner als eine zweite Breite W2 an den Endteilen 126 ist, auf. Außerdem unterscheidet sich die zweite Ausführungsform von der ersten Ausführungsform dadurch, dass sich zwar die Seitenwände 130 des mittleren Abschnitts 128 parallel zu den Seitenwänden 130 der Endteile 126 erstrecken, wobei jedoch die Seitenwände 130 jedes Endes und der mittleren Abschnitte 128 mit einem Winkel relativ zueinander angeordnet sind.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Verbundlenkerachsenanordnung 20 für die Verwendung in einem Fahrzeug-Aufhängungssystem vorgesehen. Das Verfahren umfasst einen Schritt zum Vorsehen eines Paars von Längslenkern 22. Das Verfahren fährt fort mit einem Schritt zum Stanzen eines Werkstücks (wie etwa eines allgemein planaren Rohlings) zu einem Verbundlenker 24 mit einem Paar von Endteilen 26 und einem mittleren Abschnitt 28, der sich in einer ersten Richtung zwischen den Endteilen 26 erstreckt. Der Verbundlenker 24 umfasst ein Paar von Seitenwänden 30 und wenigstens eine zusätzliche Wand, die sich zwischen den Seitenwänden 30 erstreckt. Die Seitenwände 30 in dem mittleren Abschnitt 28 sind allgemein parallel zu den Seitenwänden 30 in den Endteilen 36. Der Verbundlenker 24 ist allgemein sanduhrförmig, wobei der mittlere Abschnitt 28 eine erste Breite W1 in einer zweiten Richtung, die allgemein quer zu der ersten Richtung ist, aufweist und die Endteile 26 eine größere zweite Breite W2 in der zweiten Richtung aufweisen. Der Verbundlenker 24 verjüngt sich von der ersten Breite W1 in dem mittleren Abschnitt 28 zu der zweiten Breite W2 der Endteile 26, um die Torsionssteifigkeit des Verbundlenkers 24 von dem mittleren Abschnitt 28 zu den Endteilen 26 allmählich zu vergrößern. Das Verfahren schreitet mit einem Schritt zum Befestigen der Endteile des Verbundlenkers 24 an den Längslenkern 22 fort.
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Vor dem Hintergrund der hier gegebenen allgemeinen Lehren können viele Modifikationen und Variationen an den oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung vorgenommen werden, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.
