DE1430673A1 - Seitenschwelle oder -traeger fuer Kraftfahrzeug-Unterrahmen - Google Patents
Seitenschwelle oder -traeger fuer Kraftfahrzeug-UnterrahmenInfo
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Description
DR. O. DITTMANN · K. L. SCHiFF ♦ DR.A.v. FÜNER
8 MUENCHEN 90
ί 8 MUENCHEN 90 · BEREITER ANQER 15
TELEFON 19 73 69
Patentanmeldung P 14 30 673.1 telegr.-adr.: navigator mvenchen
The Budd Company 25. Juli 1968
Unser Zeichen DA-K108 (Case 1-1Ο3) KLS/Wu
L _1
Seitenschwelle oder -träger für Kraftfahrzeug-Unterrahmen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Seitenschwelle oder einen Seitenträger für einen Kraftfahrzeug-Unterrahmeh im
Schwing- bzw. Stoßbereich oberhalb und benachbart einer Achse und Federanbringung.
Bei einer derartigen Konstruktion besteht die Erfindung in der Vereinigung folgender Merkmale:
Die Schwelle besteht in bekannter Weise wenigstens im Stoßbereich aus oberen und unteren, im Querschnitt
rinnenfMrmigen Teilen, von denen jedes eine horizontale Grundwand und Seitenflansche hat; und die
Flansche der beiden Teile sind gegeneinander ge-
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MW Unterteilen m ζ hai«, a n
MW Unterteilen m ζ hai«, a n
richtet und miteinander verbunden, beispielsweise durch Lichtbogenschweißen, und bilden einen rechtwinkligen,
im Querschnitt kastenförmigen Trägerr
die Breite der Grundwände und der Abstand zwischen
den Flanschen beider Rinnen sind im Stoßbereich vergrößert;
die verbreiterte Wand des oberen Teils ist mit einem vorzugsweise tellerförmigen, gegen die umgebenden
Wandabschnitte abgesetzten, tief gezogenen und ausgesparten Federsitz versehen;
die verbreiterte Wand des unteren Teils ist mit einer öffnung unterhalb des Federsitzes versehen
und durch einen nach oben gerichteten, die öffnung umgebenden Flansch verstärkt.
Während aus aufeinander zugewendeten Sinnen bestehende
Schwellen, ζ.B. aus der deutschen Batentschrift 1 041 804,
bekannt waren, ist es neu/beide Rinnen zu verbreitern und in-"eier obaren Rinne einen Federsitz auszubilden. Diese Ausbildung
läßt die Oberwand weitgehend geschlossen und macht die Schwellen hierdurch in Verbindung mit der Doppel-Rinnen·=
Ausbildung wesentlich stärker als die vorbekannte Ausbildung.
Fernerhin "besteht die Erfindung in weiteren Ausbildungen
des vorstehend dargelegten Hauptgedankens, wie sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels ergeben wird.
Allgemein wird zu den der Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben folgendes dargelegt.
Bei Kraftfahrzeugen, die Schraubenfedern a.n den hinteren Rädern verwenden, wird das hintere Ende des Kraftfahrzeugkörpers
durch Zusammendrücken der Schraubenfeder zwischen der hinteren Achse und dem Rahmen getragen. Eine diesen Schraubenfedern aufgegebene
Stoßbelastun^ ist sehr groß und wird durch die Bewegung des Kraftfahrzeugrahmens ebenso wie durch die Bewegung der Achse
auf ein erhebliches Ausmaß vergrößert.
Man hat bereits bisher verschiedene unterschiedliche Konstruktionen
angewendet, um einen Schraubenfeder-G-ehäusesitz an dem Rahmen zu schaffen. Die üblicherweise am meisten benutzte
Konstruktion besteht aus einer gesondert hergestellten Hilfsplatte, die auf die Innenseite jedes der Rahmenseitenteile an
einem Punkt über der Achse angeschweißt ist, wobei es notwendig ist, diese Platten durch Seitenstützen (Knotenbleche) zu verstärken
und für gewöhnlich durch einen Querträger oder einen Verbindungsbalken zu verbinden.
Bisher war es üblich, Hilfskonstruktionen an der Innenseite des Rahmens anzuschweißen, um einen Sitz für die Schraubenfeder
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zu schaffen. Frühere Versuche zur Schaffung eines mit der
Rahmenkonstruktion integrierten Pedersitzes ergaben eine derartige Schwächung des Rahmens im Punkt seiner Maximalspannung,
daß sie nicht zu annehmbaren Konstruktionen führten oder aber nur zu Konstruktionen, die erheblich
verstärkt werden mußten, um verwendbar zu sein.
Vom Standpunkt einer wirtschaftlichen Herstellung aus gesehen, ist es wünschenswert, die herzustellende Konstruktion
zu vereinfachen, und vom Standpunkt der Stärke aus soll die Spannungskonzentration auf ein Minimum reduziert
werden, insbesondere in den Bereichen, wo die Durchbiegungen am größten sind;
Weitere Zwecke und Vorteile sowie die Art und Weise,
in der sich diese erreichen lassen, ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in*.Verbindung mit der Zeichnung ,
.in der ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfin dung dargestellt ist.
In der Zeichnung zeigen:
Pig. 1 einen Grundriß des linken hinteren Rahmenseitenteils im Schwing·* bzw. Stoßbereich oberhalb der Achse?
Fig. 2 einen Querschnitt durch den Rahmen nach Linie 2-2
in Pig. 1;
1 . .r/5
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Pig· 3 einen Querschnitt durch das vordere Rahmenseitenteil
nach der Linie 3-3 in Fig. 2; Pig. 4 einen Querschnitt der Knotenverbindung zwischen
dem Stoßrahmen und dem vorderen Rahmenseitenteil
nach Linie 4-4 in Pig. 2;
Pig. 5 einen Querschnitt durch den Stoßrahmen nach
Pig. 5 einen Querschnitt durch den Stoßrahmen nach
Linie 5-5 in Pig. 2;
Pig. 6 einen Querschnitt durch die den Pedersitz bildende
Pig. 6 einen Querschnitt durch die den Pedersitz bildende
Konstruktion des Rahmens nach Linie 6-6 in Pig. 2; Pig. 7 einen Querschnitt durch die Knotenverbindung
zwischen dem Stoßrahmen und dem rückwärtigen
Rahmenseitenteil und
Pig. 8 eine perspektivische Ansicht der Knotenverbindung zwischen dem vorderen Rahmenseitenteil und dem Stoßrahmen.
Pig. 8 eine perspektivische Ansicht der Knotenverbindung zwischen dem vorderen Rahmenseitenteil und dem Stoßrahmen.
Wie aus Pig. 1 und 2 ersichtlich, besteht der die Schwingungen bzw. Stöße aufnehmende Rahmen, im folgenden
kurz als Stoßrahmen 1 bezeichnet, aus einem oberen Rahmenteil 2 und einem unteren Rahmenteil 3. Das obere Rahmenteil
2 ist versehen mit einem Pedersitzteil 4» das sich radial außerhalb einer Ausnehmung oder einem tiefgezogenen Teil 5
befindet, der einen Stoßdämpfersitz bildet und der eine gestanzte öffnung 6 aufweist sowie radial ausgedehnt wird, wenn
der Pedersitzteil 4 geformt wird. In Pig. 2 ist der radial außerhalb des Pedersitzteils 4 gebildete Teil nach vorne
hin abfallend und nach hinten hin ansteigend ausgebildet
../6 809808/0323
— D — 3
und bildet eine Anzahl kreisförmiger Ringe oder Flansche
in dem Federsitzbereich 8. Das untere Rahmenteil 3 ist mit bochgebogenem Ring oder Flansch 9 als durchgehendem
Teil des unteren Rahmenteils versehen, der eine untere Öffnung 10 für die Schraubenfeder frei läßt,
¥ie in den Figuren 4 bis 8 gezeigt, ist das obere Rahmenteil 2 rinnenförmig ausgebildet und besitzt eine
horizontale Grund-Stegflache 11 mit vertikalen End-Stegflachen
12. Das untere Rahmenteil 3 ist ebenfalls rinnenförmig
ausgebildet und weist eine horizontale Grund— -Stegfläche 13 und vertikale End-Stegflächen 14 auf. Das
vordere Rahmenseitenteil 15 besteht aus inneren und äußeren
Rinnenteilen 16 und 17 mit vertikalen Grund-Stegflächen
und 19 und End-Stegflachen 20 und 21.
Das vordere Rahmenseitenteil 15 weist, wie in Fig. 3 gezeigt, überlappte und verschweißte End-Stegflachen auf,
um eine doppelte Metallstärke in den Horizontal-Stegflächen
zu erhalten und so einen Querschnitt mit einem hohen Widerstandsmoment
bezüglich der horizontalen Achse zu schaffen, der vertikalen Biegungen und Durchfederungen widersteht.
Das Stoßrahmenteil 1 hat, wie in Fig* 5 gezeigt, vertikale
End-Stegflachen 12 und 14 mit geringfügiger Überlappung,
die die Schweißung 22 nahe der horizontalen neutralen Achse
erlaubt. Das vordere Ende des Stoßrahmens ist nach unten
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eingedrückt, um einen inneren Sitz 23 zum Einfügen in
die öffnung 24 zu "bilden, die im vorderen Rahmenseitenteil
15 vorgesehen ist, das nach außen erweitert ist, um über das Ende des Stoßrahmens 1 geschoben und mit diesem
verbunden zu werden. Die Schweißungen 22 an den Endflächen des Stoßrahmens können als durchlaufende oder
unterbrochene Schweißungen angelegt sein, da sie sich in der neutralen Achse des Balkens beim Biegen befinden.
Mittels Lichtbogen gelegte Schweißungen dieser Art haben gewöhnlich geringe Biege- und DehnungsCharakteristiken,
sie haben jedoch vorzügliche Haltefestigkeit, wenn sie in
der neutralen Achse angebracht sind. Die Schweißungen 25 an den horizontalen Endflächen sind am weitesten entfernt
von der horizontalen neutralen Achse und vorzugsweise unterbrochen ausgeführt, um Spannungskonzentrationen in
den spröden Schweißungen zu verhindern. Lochschweißungen
sind zwischen den Endstegen 20 und 21 am Ende der Öffnung 24 und den Grundstegen 11 und 13 als Sicherheitsschweißungen
zur Verstärkung der Schweißverbindung 27 vorgesehen, mit der die Teile 1 und 15 verbunden sind.
In ähnlicher Weise ist das hintere Ende des Stoßrahmenteils 1 mit einer öffnung 28 versehen, die über
einem Sitz 29 am hinteren Rahmenseitenteil 30 entsprechend angebracht ist, das hiermit durch Lochschweißungen 31 '
und eine Schweißverbindung 32 verbunden ist.
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• *
Ein hinterer Aufhängungs-Querträger 33 verbindet —
gegenüberliegende (nicht gezeichnete) Seitenteile des Rahmens und ist mit dem Stoßträger vor dem IPedersitzbereieh
an einem Außenrand desselben verbunden. Ein Querteil 34 verbindet ebenfalls die gegenüberliegenden Seitenteile
und ist mit dem Stoßträger hinter dem Federsitzbereieh verbunden. Da die Querteile 33 und 34' für eine Verbindung
■ von Aufhängungsteilen, Stoßdämpfern und Querstabilisatoren
vorgesehen sind, dienen sie zur Verstärkung des Unterrahmens und zum Übertragen von Querbelastungen zwischen
den gegenüberliegenden Seitenteilen.
Im wirklichen Betrieb übertragen die hinteren Räder die stärksten Kräfte auf den Unterrahmen dann, wenn ein
hinteres Rad in ein Schlagloch fällt. Es ist allgemeine Praxis, Unterrahmen für Personenwagen durch Nachahmung
dieser Bedingung zu prüfen. Diese nach oben gerichtete Kraft wird hier als mit der Schraubenfeder axial
fluchtende Kraft angesehen.
Wenn, eine plötzliche Kraft nach oben in den Federsitzbereich
8 übertragen wird, so wird der Stoßträger belastet wie ein an seinen Enden abgestützter Balken,
und zwar-abgestützt an der vorderen Bodenbefestigungsstütze 35 und hinteren Bodenbefestigungsstützen, die . , '
nicht gezeichnet sind. Da der Sitzbereich 8 größeren Durchmesser hat als der Schraubenfedersitzteil 4, werden
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die Spannungen anfänglich verteilt in den angrenzenden
vergrößerten
gereich des gleichen Metallstücks. Biegekräfte im oberen
Rahmenteil 2 sind am größten im Sitzbereich 8, wo die Grund-Stegfläche 11 den im Querschnitt größten Bereich
einnimmt. In ähnlicher Weise treten die größten Biegekräfte im unteren Rahmenteil 3 an der G-rund-S te gf lache
auf, die die untere Öffnung umgibt und im Ring oder im Plansch 9. Scherkräfte, die auf den Balken einwirken,
sind am größten an den Befestigungspunkten und im Federsitzbereich.
Somit sind diejenigen Bereiche oder Punkte, die die größten Spannungen auf sich ziehen, kontinuierlich
glatt ineinander übergehende Teile, frei von Schweißungen und Diskontinuietäten, die Spannungskonzentrationen
hervorrufen wurden. Jede der Öffnungen 6 und ist mit Verstärkungen versehen, die sie umgeben und die
die Belastungen in den Strahlrahmenteilen gleichmäßig verteilen.
Die vorliegende Konstruktion ist nicht nur wirtschaftlich und rationell herzustellen, sondern sie ist auch frei
von aufgeschweißten Platten und Sitzen, die Spannungskonzentrationen bewirken. Dennoch läßt sich die neuartige
zweiteilige Stoßrahmenkonstruktion aus verschiedenen, miteinander zusammenzuschweißenden !Teilen oder durch Zufügen
zusätzlicher Teile hierzu herstellen.
Wenngleich in der Zeichnung lediglich eine einzige Ausfünrungsform der neuen Stoßrahmenkonstruktion dargestellt
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.- ίο - ■ ■
worden ist, so versteht es sich doch, daß Abvreichungen
des Federsitzbereiches des Unterrahmens vorgenommen werden können, ohne daß der allein durch die nachfolgenden
Ansprüche "begrenzte Gedanke der Erfindung dadurch verlassen wird.
Ansprüche
../11
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Claims (5)
1. Seitenschwelle oder -träger für einen Kraftfahrzeug-Unterrahmen
im Schwing- bzw. Stoßbereich oberhalb und benachbart einer Achse und Federanbringung, gekennzeichnet
durch die Kombination:
Die Schwelle besteht in bekannter Weise wenigstens im Stoßbereich aus oberen und unteren,
im Querschnitt rinnenförmigen Teilen (2, 3), von denen jedes eine horizontale Grundwand (11 bzw.
13) und Seitenflansche (12 bzw. 14) hat, und die Flansche (12, 14) der beiden Teile sind
gegeneinander gerichtet und miteinander vebunden, beispielsweise durch Lichtbogenschweißen (22),
und bilden einen rechtwinkeligen, im Querschnitt kastenförmigen Träger (1);
die Breite der Grundwände (11, 13) und der Abstand zwischen den Flanschen (12,12 und 14,14)
beider Rinnen (2,3) sind im Stoßbereich vergrößert;
die verbreiterte Wand (11) des oberen Teils (2) ist mit einem vorzugsweise tellerförmigen, gegen
die umgebenden Wandabschnitte abgesetzten, tief gezogenen und ausgesparten Federsitz (4) versehen;
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Neue Unterlagen (Ait7iiAb8.2Nr.isatz3deeXn«h«aa8ew.v.4.i;
die verbreiterte ¥and (13) des .unteren Teils (3) ist mit einer Öffnung (10 unterhalb des Federsitzes
(4) versehen und durch einen ' nach oben gerichteten, die Öffnung umgebenden, Flansch
(9) verstärkt.
2. Seitenschwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der rechtwinklige, mit den Verbreiterungen versehene kastenförmige Träger (1) auf den Stoßbereich
beschränkt ist und mit abgesetzten Enden (23,28) versehen ist, die dazu dienen, mit vorderen und hinteren
Schwellenteilen (15»30) überlappt und verbunden zu werden.
3. Schwelle nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Stoßdämpfer-Befestigungsbereich (5)» der konzentrisch
mit und radial einwärts zu dem Federsitz in dem Federsitzbereich (4) liegt.
4. Sehwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß ein hinteres Aufhängungs-Querteil
(53) an der Schwelle (1) vor dem Federsitz (4) und am Außenbereich desselben angeschweißt ist und ihr
Torsionsstabilität gibt. ' '
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5. Schwelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Stabilisierungs-Querteil (34) am Ober-
und teil (2) der Schwelle (1), jedoch hinter dem/in einen
Abstand vom Federsitz (4) angeschweißt ist.
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