DE2219318B2 - Energieverzehrende hinterachsaufhaengung fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine energiever/e¹ rende Hinterachsaufhängung für Kraftfahrzeuge, msh sondere Personenkraftwagen, bei der die Räder an in ■ der Karosserie gelenkig verbundenen Längslenker:; geführt sind und mit einem geschlossenen Antriebs strang, der in der Lage ist, auf den vorn angeordneter: Motor von außen einwirkende Frontalkräfte auf du Hinterachse zu übertragen.

Sicherheitserwägungen haben bereits dazu geführt. den Vorderwagen von Personenkraftfahrzeugen als sogenannte Knautschzone derart verformbar auszubilden, daß bei einem Frontalaufprall ein Teil der dabe auf das Fahrzeug einwirkenden Stoßenergie in Korn änderungsarbeit umgewandelt und auf diese Weise die Verletzungsgefahr der Fahrzeuginsassen herabgemindert wird. Aus den genannten Gründen ist es selbst*, erständlich erstrebenswert, bei einem Aufprall einen möglichst großen Teil der kinetischen Fahrzeugenergie in Formänderungsarbeil umzuwandeln, d. h. von den Fahrzeuginsassen nicht unmittelbar umgebenden Fahr zeugpartien »aufzehren« zu lassen. Dieses Ziel Ivw. der umzuwandelnde Energiebetrag fand bisher dadurch seine Grenzen, daß bei Frontalaufprallen bisher nur der Vordi'rwagen für die Energieumwandlung (»Energieaufzclirung«) herangezogen werden konnte.

Aufgabe der Erfindung ist es, noch weitere, bisher zur gewollten Verformung noch nicht herangezogene Teile des Fahrzeugs in den Energieumwandlungsprozeß einzubeziehen, um so den »aufzehrbaren.« Anteil an der gesamten kinetischen Fahrzeugenergie beim Fron talaufprall zu erhöhen und dadurch einen wesentlichen Beitrag zur Sicherheit der Fahrzeuginsassen zu leisten.

Bei einem Fahrzeug mit den eingangs geraume: Gattungsmerkmalen wird diese Aufgabe gemäß der Ij findung dadurch gelöst, daß die Längslenker bei einer bestimmten Belastung, die größer ist als die normalen Brems- und Antriebskräfte, unier Umwandlung von kinetischer Energie in Vorformungsarbeit axial deformierbar ausgebildet und/oder ihre Anlenkpunkte an der Karosserie gegen.iher derselben entsprechend

energieverzehrend verschiebbar angeordnet sind

Da Motor. Gelenkwelle, und Hinterachse fast eine Gerade bilden, kommt es beim Aufprall des Motors über die Anlenkpunkte der Hinterachse zu sehr hoher, Vc^₆--β-··'-·-— —■ --·"«V--I"<--Dis aer Antriebs-,trang ausknicKt. Das Mittellager versteift hierbei noch die Gelenkwelle, da es ihre freie Länge verkürzt Infolge der vorerwähnten Erfindungsrnerkmale läßt sich ,ber die Karosserie an ihren Aufhängungspunkten der Längslenker oder des Hinterachsgehäuses energieverjehrend weiter nach vorn schieben, so daß die hohen Verzögerungsspitzen abgebaut werden. Das Fahrzeug wird also bei einem Frontalaufprall nicht nur vorne verformt, wobei das Heck mit gesamter Energie nachschiebt, sondern es wird vor. der Hinterachse energieverzehrend zurückgehalten.

Selbstverständlich haben die Längslenker die normalen Anstriebs- und Bremsmomente zu übertragen und dienen zur Führung der Hinterachse. Erst nachdem diese Kräfte überschritten werden, darf die energicverzeh rende Verformung der Längslenker oder Aufhängungspunkte beginnen.

Da bei den üblichen Hinterachsaufhäneungen die Anlenkpunkte der Längslenker an der Karosserie vor der Hinterachse liegen, wird ein bevorzugtes Merkmal der Erfindung darin gesehen, daß die Längslenker in axialer Richtung energieverzehrend auseinanderziehbar ausgebildet sind. Dieser Gedanke kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch verwirklicht werden, daß jeder Längslenker aus zwei ineinandergeschobenen Teilen besteht, von denen jedes mit einem Ende an einem der beiden Gelenkaugen des Längslenkers befestigt ist und daß das freie Ende des inneren Längslenkerteils eine Verdickung aufweist, deren Abmessungen die lichte Weite des äußeren Längslenkerteils überwiegen und daß das äußere Längslenkerteil an der Stelle, an der sich die Verdickung in Normalste!- lung befindet, entsprechend aufgeweitet ist.

Durch die von der entsprechenden Aurweitung umschlossene Verdickung sind normalerweise die beiden Teile des Längslenkers axial unverschiebbar zueinander fixiert. Bei auftretenden Zugkräften indessen, die größer als die normalen Brems- und Antriebskräfte sind, wird durch die Verdickung Jcs Innenteils das Außenteil energieverzehrend aufgeweitet. Selbstverständlich muß der Außenteil des Längslenkers hohl ausgebildet sein. Der Innenteil kann dagegen stangenförmig ausgeführt sein. Aus Gewichtsgründen (ungefederte Massen ) ist jedoch auch eine hohle Ausführung des inneren Längslenkerteils zu bevorzugen. Die Quer- 5" Schnitte von Innen- und Außenteil der Längslenker können grundsätzlich beliebig gestaltet sein. Herstellungs- und funktionsmäßig hat es sich jedoch als zweckmäßig erwiesen, wenn als Längslenkerteile ineinandergeschobene Rohre kreisförmigen Querschnitts dienen und die Verdickung des inneren Längslenkerteils kugelförmig ausgebildet ist. Die Verdickung kann beispielsweise durch entsprechende Aufweitung des freien Rohrendes des inneren Längslenkerteils erzeug! werden. Dies setzt allerdings eine größere Festigkeit desselben voraus. Ebenso wäre es aber auch denkbar, als Verdickung an dem betreffenden Rohrende einen massiven Kugelkopf anzuschweißen. Erfindungsgemäß wird indessen bevorzugt, daß die Verdickung durch den kugelförmigen Kopf eines in das freie Ende des nine- ⁽'^s ren rohrförmigen Längslcnkerteils eingeschraubten Schraubenbolzens gebildet wird und daß der kugelförmige Kopf des Schraubenbolzens zur Einstellung des selben einen Innensechskant aufweist. Dadurch wird in einfacher und vorteilhafter Weise eine genaue Einstellung der gewünschten Länge der Längslenker in Normalstellung ermöglicht

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird alternativ zu der im vorstehenden geschilderten konstruktiven Ausbildung der Längslenker jeder Längslenker aus zwei ineinandergeschobenen Teilen gebildet, von denen jedes mit einem Ende an einem der beiden Gelenkaugen des Längslenkers befestigt ist und daß die Längslenkerteile korrespondierende Querbohrungen aufweisen, die von Befestigungsbolzen durchsetzt werden und daß jeweils eine Querbohrung je zweier von einem Befestigungsbolzen durchsetzten Querbohrungen in einen Längsschlitz ausmündet, des sen Weite geringer als der Durchmesser der Querbohrungen ist.

Bei auftretenden Zugkräften werden die LängsschJiize durch die Befesligungsbolzen energieverzehrend aufgeweitet. Dabei können die Längsschlitze entweder im äußeren oder im inneren Längslenkerteil oder bei einem Paar korrespondierender Querbohrungen im äußeren und beim nächsten Querbohrungspaar im inneren Längslenkerteil vorgesehen sein. Um Öffnungen am äußeren Längslenkerieil zu vermeiden, durch die Feuchtigkeit und Schmutz zwischen die beiden Längslenkcrteile geraten könnte, wird erfindungsgemäß bevorzugt, daß jeweils die Querbohrungen des inneren Längslenkerteils in Längsschlitze ausmünden.

Auch hier kann die Wahl geeigneter Querschnitte der Längslenkerteile grundsätzlich dem Fachmann überlassen bleiben. Aus Kosten- und He: stellungsgründen wird jedoch bevorzugt, daß als Längslenkerteile ineinander geschobene U-Profile und als Befestigungsbolzen durch Muttern gesicherte Schraubenbolzen dienen.

Nachdem in den vorstehenden Ausführungen von energieverzehrend auseinanderziehbaren Längslenkern die Rede war. liegt es selbstverständlich auch im Rahmen der Erfindung, die Längslenker unter bestimmten Bedingungen axial zusainmeintauchbar auszubilden. Diese Bedingungen wären z. B. gegeben, wenn — was allerdings bisher wenig üblich ist — die Anlenkpunkte der Längslenker an der Karosserie hinter der Hinterachse liegen.

Im einzelnen könnte das Prinzip energieverzehrend zusammenstauchbarer Längslenker dadurch praktisch verwirklicht werden, daß die Längslenker zwischen den beiden Gelenkaugen jeweils rohrförmig, vorzugsweise mit kreisförmigem Querschnitt, ausgebildet sind und daß sie in ihrem Mittelbereich eine Querschnittserweiterung aufweisen. Bei überkritischer Druckbeanspruchung würden sich dann die Längslenkerteile mit geringerem Querschnitt unter praktischer Verformung des erweiterten Bereichs axial aufeinander zu bewegen, wobei sich die Gesamtlänge des Längslenkers verkürzen würde. Dieser Effek· läßt sich nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besonders günstig dadurch erzielen, daß der Übergang vom kleineren Querschnitt in den erweiterten Querschnitt des Mittelbereichs jedes Längslenker abrupt, d.h. durch einen einzigen .Stufensprung, erfolgt.

Da der Erfindung der Gedanke zugrunde liegt, die Verbindung zwischen Fiinterachse und Aufbau so auszubilden, daß sie bei einer bestimmten Belastung, die größer ist als die normalen Brems- und Antriebskräfte, .Stoßenergie i:i Formänderungsarbeit bei ausreichendem Verformuneswee umwandeln kann iu dip Frfin.

dung nicht auf die Verwendung verformbarer Längslenker beschränkt.

Die gleiche Wirkung kann entsprechend dem /weiten Teilmerkmal des Hauptanspruchs auch dadurch erzielt werden, daß als Ersatz oder in Ergänzung des ersten Teilmerkmales die Aufhängungsböckc der Längslenker am Bodenblech bzw. Längsträger des Fahrzeuges so befestigt sind, daß sie im gegebenen Fall cnergieverzehrend aus dem Bodenblech bzw. Längsträger ausreißen und sich verformen.

Die Erfindung ist in erster Linie für angetriebene starre Hinterachsen gedacht. Das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip kann jedoch auch bei unabhängigen Aufhängungen durch einen vorn angeordneten Motor angetriebener Hinterräder verwirklicht werden. Dazu brauchen nur die Lagerelemente des Hinterachsgetriebes oder eines mit ihm verbundenen Trägers am Aufbau im obigen Sinne energieverzehrend ausgebildet zu werden.

Voraussetzung für die einwandfreie Funktion der erfindungsgemäßen Hinterachsa:ifhängung ist in jedem Fall, daß die Hinterachse bei einem Aufprall nach Anlage des Motors an dem Hindernis durch Antriebsaggregat und die Gelenkwelle mehr oder weniger wirksam zurückgehalten wird.

Die Erfindung ist nun in der Zeichnung an Hand von Ausführungsbeispielen veranschaulicht und in der nachstehenden Beschreibung dieser Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein Personenkraftfahrzeug mit den erfindungsgemäßen Merkmalen in Ansicht von unten.

F i g. 2 eine Darstellung entsprechend Fig. 1. wobei das Fahrzeug bis zum Motor auf ein Hindernis aufgefahren ist,

F i g. 3 eine Darstellung entsprechend F i g. 1 und 2, welche das Fahrzeug zu einem etwas späteren Zeitpunkt als dem unmittelbaren Beginn der Auffahrsituation (F i g. 2) zeigt,

F i g. 4 eine Ausführungsform eines erfindung^gemäßen Längslenkers im Längsschnitt,

F i g. 5 eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Längslenkers, ebenfalls im Längsschnitt,

F i g. 6 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Längslenkers in Seitenansicht (schematisch) und

F i g. 7 den Längslenker aus F i g. 6 nach plastischer Deformierung.

Nach den F i g. 1 bis 3 wird mit 10 die Karosserie, mit 11 die beiden Vorderräder, mit 12 der Motor, mit 13 der An'riebsstrang und mit 14 die Hinterachse eines Personenkraftfahrzeuges bezeichnet. Der Antriebsstrang 13 besteht — wie üblich — aus einem Schaltgetriebe 15, einer Kardanwelle 16 mit zwei endseitigen Kreuzgelenken 17 und 18 und einem Ausgleichsgetriebe 19. Die Hinterachse 14 ist als Starrachse ausgeführt und an zwei Längslenkern 20. 20a aufgehängt, die an ihren Enden 21 mit der Fahrzeugkarosserie 10 gelenkig verbunden sind.

Bei der Darstellung nach F i g. 2 ist das in F i g. I noch unbeschädigt gezeigte Fahrzeug auf ein Hindernis

22 frontal aufgeprallt. Dabei hat sich die Vorderpartie

23 der Karosserie 10 unter Umwandlung von kinetischer Energie in Formänderungsarbeit plastisch so weit verformt bis der Motor 12 mit seiner Stirnfläche 24 an dem Hindernis 22 zur Anlage gelangt ist. Die Hinterachse 14 und deren Längslenker 20, 20.·? sind bis jetzt noch unverändert.

Die Darstellung nach I" i g. 3 zeigt das auf das Hindernis 22 aufgeprallte Fahrzeug zu einem etwas spateren Zeitpunkt bzw. die Situation bei einem stärkeren Aufprall als bei F i g. 2. Dabei hat sich die Karosserie 10 weiter über die durch den Motor 12 und Antriebsstrang 13 festgehaltene Hintcraschsc 14 vorgeschoben. Die dadurch von der Karosserie 10 über die Gelenke 21 auf die Längslenker 20. 20;; ausgeübten Zugkräfte haben eine Verlängerung der Längslenker 20. 20;; bewirkt.

ίο Während dieses Vorganges wurde ein weiterer Teil der kinetischen Fahrzeugenergie von den Längslenkern 20. 20.1 in Verformungsarbeit umgewandelt.

In F i g. 4 ist nun eine Ausführungsform eines solchen energieverzehrenden Längslenker 20 dargestellt. Er besteht aus zwei rohrförmigen Teilen 25, 26, die jeweils mit einem Ende an einem Gelenkauge 27 bzw. 28 angeschweißt sind. Die Gelenkaugen 27, 28 sind einerseits der Hinterachse 14, andererseits der Lagerstelle an der Fahrzeugkarosserie 10 zugeordnet (F i g. 1 bis 3). Wie aus F i g. 4 weiterhin ersichtlich, sind die beiden rohrförmigen Längslenkertcile 25, 26 in der gezeigten Nornullstellung vollständig ineinandergeschoben. Die Fixierung der Längslenkerteile 25, 26 in dieser Lage gegeneinander erfolgt durch einen in ein Gewinde 29 am freien Ende 30 des inneren Längslenkertcils 26 eingeschraubten Schraubenbolzen 31. Der Schraubenbolzen 31 weist eine Verdickung in der Form eines kugelförmigen Kopfes 32 auf, der in einer entsprechenden Aufweitung 33 am einen Ende des äußeren Längslcnkerteils 25 gelagert ist, so daß sich das innere Längslenkcrlcil 26 an der Aufweitung 33 abstützt. Zur Einstellung des Schraubcnbolzcns 31 ist der kugelförmige Kopf 32 desselben mit einem Innensechskant 34 versehen.

Die Wirkungsweise des in F i g. 4 dargestellten Längslenkers 20 ist nun folgende: Bei auftretenden Zugkräften, die größer als die normalen Brems- und Antriebskräfte sind, wird durch den Schraubenbolzen 31 mit Kugelkopf 32. der über das Innenrohr 26 mil dem Gelenkauge 28 verbunden ist. das Außenrohr 25 das mit dem anderen Gelenkauge 27 verbunden ist energieverzehrend aufgeweitet.

Eine andere Ausführungsform eines encrgicver zehrenden Längslenkers — hier mit 20a bezeichnet — zeigt F i g. 5. Ähnlich wie bei der Ausführungsforn nach Fig.4 sind zwei Längslenkerteilc 35, 36, die je weils mit einem Gelenkauge 27 bzw. 28 durch Schwci ßung verbunden sind, ineinandergeschoben angeordnet Es hadelt sich jedoch hier nicht um rohrförmige Teile sondern um U-Profilc. Die Fixierung der beiden Längs lenkerteile 35, 36 in ihrer aus F i g. 5 ersichtlichen Nor mallage erfolgt durch zwei Befestigungsbolzen 37. dii entsprechende Querstangen 38 in den beiden Längsien kerteilen 35, 36 durchsetzen. Dabei hat das Profil 3! das mit dem Auge 27 verbunden ist, für den Befesti gungsbolzen 37 nur ein Durchgangsloch. Das Profil 3 dagegen, das mit dem Auge 28 verbunden ist. weist ein laufend in das Durchgangsloch 38 jeweils einen Schiit 39 auf. Bei auftretenden Zugkräften werden nun di Schlitze 39 durch die Befestigungsbolzen 37 energie verzehrend aufgeweitet.

F i g. 6 und 7 zeigen nun einen Längslenker 206, de durch axiale Druckbeanspruchung energieverzehrcni plastisch verformbar ist. Abweichend von den gcschil dertcn Ausführungsformen nach F i g. 4 und 5 besteh der Längslenker 20b aus einem einzigen rohrförmige Teil 40. vorzugsweise mit kreisförmigem Qucrschnit das an den Enden mil Gclcnkaugen 27. 28 vcrbunde ist. die enlsprechend F i p. 4 und 5 ausgebildet sein kör

nen und daher entsprechend bezeichnet sind. Im Mittelbereich weist das rohrförmige Teil 40 eine Querschnittsvergrößerung 41 auf, wobei der kleinere in den größeren Rohrquerschnitt absatzförniig übergeht. Wird der Längslenker 20b nun durch eine axiale Druckkraft. die größer ist als die normalen Brems- und Antriebs-

kräfte, beansprucht, so nimmt er die aus F i g. 7 ersichtliche Form an. Dabei haben sich unter Aufzehrung von kinetischer Energie und entsprechender Verkürzung des Längslenker;» 20ό die Bereiche kleineren Querschnitts des rohrförmigen Teils 40 in den erweiterten Mittelbcreich 41 hineingeschoben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Energieverzehrende Hinterachsaufhängung für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen. "· bei der die Räder an mit der Karosserie gelenkig verbundenen Längslenkern geführt sind und mit einem geschlossenen Antriebsstrang, der in der Lage ist, auf den vorn angeordneten Motor von außen einwirkende Frontalkräfte auf die Hinterachse zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, daß die Längslenker (20, 20a, 20b) bei einer bestimmten Belastung, die größer als die normalen Brems- und Antriebskräfte ist, unter Umwandlung von kinetischer Energie in Verformungsarbeit axial '5 deformierbar ausgebildet und/oder ihre Anlenkpunkte (21) an der Karosserie (10) gegenüber derselben entsprechend energieverzehrend verschiebbar angeordnet sind.

2. Hinterachsaufhängung nach Anspruch 1, bei der die Anlenkpunkte der Längslenker an der Karosserie vor der Hinterachse liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Längslenker (20, 20;?) in axialer Richtung auseinanderziehbar ausgebildet sind.

3. Hinterachsaufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Längslenker (20) aus zwei ineinander geschobenen Teilen (25. 26) besteht, von denen jedes mit einem Ende an einem der beiden Gelenkaugen (27 28) des Längslenkers befestigt ist und daß das freie Ende (30) des inneren Längslcnkcrtcils (26) eine Verdickung (32) aufweist, deren Abmessungen die lichte Weite des äußeren Längslenkerteils (25) überwiegen und daß das äußere Längslenkerteil an der Stelle, an der sich die Verdickung (32) in Normalstellung befindet, entspre- H chend aufgeweitet ist (33) (F i g. 4.

4. Hinterachsaufhängu.ig nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Längslenkerteile (25. 26) ineinander geschobene Rohre kreisförmigen Querschnitts dienen und die Verdickung (32) des inneren Längslenkerteils (26) kugelförmig ausgebildet ist.

5. Hinterachsaufhängung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Verdickung durch den kugelförmigen Kopf (32) eines in das freie Ende i(30) des inneren rohrförmigen Längslenkerteils (26) eingeschraubten Schraubenbolzens (31) gebildet wird.

6. Hinterachsaufhängung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der kugelförmige Kopf (32) des Schraubenbolzens (31) zu: Einstellung desselben einen Innensechskant (34) aufweist.

7. Hinterachsaufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ieder Längslenker (20.;) aus zwei ineinandergeschobenen Teilen (35, 36) besieht, von denen jedes mit einemEnde an einem der beiden Gelenkaugen (27, 28) des Längslenker befestigt ist und daß die Längslenkerteile (35. 36) korrespondierende Querbohrungen (38) aufweisen, ilic von Befestigungsbolzen (37) durchsetzt werden und f'° daß jeweils eine Querbohrung (38) je zweier von einem Befestigungsbolzen durchsetzter Querbohrungen in einen Längsschlitz (39) ausmündet, dessen Weite geringer als der Durchmesser der Quei bohrungen (38) ist (F i g. 5). ⁽¹5

8. Hinterachsaufhängung nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die Querbohrungen (38) des inneren Längslenkerteils (36) in Längs

schlitze (39) ausmünden.

9. Hinterachsaufhängung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Längslenkerteile (35, 36) ineinandergeschobene U-Profile und als Befestigungsbolzen (37) durch Muttern gesicherte Schraubenbolzen (31) dienen.

10. Hinterachsaufhängung nach Anspruch !, bei der die Anlenkpunkte der Längslenker an der Karosserie hinter der Hinterachse liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Längslenker (20έ>) in axialer Richtung zusammenstauchbar ausgebildet sind (F i g. 6 und 7).

11. Hinterachsaufhängung nach Anspruch 10. dadurch gekennzeichnet, daß die Längslenker (2öb) zwischen den beiden Gelenkaugen (27. 28) jeweils rohrförmig ausgebildet sind (40) und daß sie in ihrem Mittelbereich eine Querschnittserweiteruni: (41) aufweisen.

12. Hinterachsaufhängung nach Anspruch 11. dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang vom kleineren Querschnitt (40) in den erweiterten Querschnitt (4!) des Mittelbereichs jedes Längslenker (20£>) abrupt, d. h. durch einen ein/igen Stufer, sprung, erfolgt.