DE2740948A1

DE2740948A1 - Verbundlenkerachse fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2740948A1
Application number: DE19772740948
Authority: DE
Inventors: Albert Dr Ing Grotewohl
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1977-09-10
Filing date: 1977-09-10
Publication date: 1979-03-22
Also published as: DE2740948C2

Description

Verbundlenkerachse für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbundlenkerachse für Kraftfahrzeuge der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.
Eine bekannte Achse dieser Art ist beispielsweise in der DT-OS 24 30 048 beschrieben. Bei dieser als Hinterachse ausgebildeten Achse sind zwei aus Rohrmaterial hergestellte biege- und torsionssteife Längslenker durch eine einen T-förmigen Querschnitt aufweisende biegesteife, aber torsionsweiche Querstrebe durch Schweißen verbunden.
Es gehört zu den schwierigsten Aufgaben in der Technik, biegesteife aber torsionsweiche Profile entweder miteinander oder mit steifen Profilen zu verbinden, ohne daß an den Verbindungsstellen bei Dreh- und Biegebeanspruchungen unzulässig hohe Spannungsspitzen auftreten. Um eine spannungsarme Schweißkonstruktion zu erzielen, bei der solche Spannungsspitzen möglichst vermieden werden, ist bei der bekannten Hinterachse die Querstrebe mit V-förmigem Profil so angeordnet, daß der Scheitel des Querstrebenprofils - in der Längslenkerseitenansicht - zumindest annähernd in Höhe des oberen oder des unteren Randes des Längslenkers liegt und die beiden Schenkel des Querstrebenprofils schräg nach unten bzw. schräg nach oben verlaufen. Die beiden Schenkel des Querstrebenprofils ragen dabei über den unteren bzw. über den oberen Rand der Längslenker hinaus. Das bedeutet, daß die Schenkelenden des Querstrebenprofils dabei auf einer längeren Strecke in weitgehend verformungssteifen Bereichen der Längslenker angreifen.
Trotz der für die Festigkeit der Verbindung Querstrebe/Längslenker vorteilhaften verhältnismäßig langen Schweißnähte, die sich bei dieser bekannten Achse ergeben, stellt der Anschlußbereich zwischen Querstrebe und Längslenkern in vielen Fällen nach wie vor festigkeitsmäßig ein Problem dar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbundlenkerachse der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art ohne zusätzlichen konstruktiven Aufwand bezüglich der Festigkeit im Anschlußbereich zwischen Querstrebe und Längslenkern weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Ausgehend von der Erkenntnis, daß beim Tordieren einer Strebe mit offenem Profil nicht sämtliche Querschnittsteile gleich verformt werden, sondern daß die Wölbverformung linear mit dem Abstand vom Schubmittelpunkt der Strebe zunimmt und unter Berücksichtigung der Tatsache, daß ein Längslenker mit geschlossenem Hohlprofil über dem Umfang unterschiedliche Nachgiebigkeit aufweist, werden die beim Verdrehen der Querstrebe auftretenden Wölbnormalspannungen dadurch abgebaut, daß die Querschnittsteile der Querstrebe, welche beim Tordieren die größte axiale Verschiebung erfahren in den nachgiebigsten Bereich der Längslenker verlegt werden, wogegen der Bereich des Schubmittelpunkts der Querstrebe, welcher axial nur unwesentlich verlagert wird, an steife Bereiche der Längslenker angeschlossen wird.
Anhand mehrerer Ausührungsbeispiele werden die Erfindung und wesentliche vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung erläutert.
In der Zeichnung zeigen in schematischer Darstellung

die Figuren Draufsichten dreier jeweils leicht abgewandelter

1 - 3 ) Verbundlenkerachsen gemäß der Erfindung,

Figur 4 eine Schnittdarstellung entlang der bchnittführung IV in Figur 1 und Figur 5 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittführung o in Figur 2.
Die dargestellten Verbundlenkerachsen stimmen im wesentlichen mit den bekannten Verbundlenkerachsen überein. Die aus Rohrmaterials hergestellten Längslenker sind mit 1 und 2 beziffert. Die Verwendung eines anderen geschlossenen Profils für die biege- und torsionssteifen Längslenker, z.3. ein geschlossenes Kastenprofil, ist möglich. An einem Ende der Längslenker 1 und 2 sind die Fahrzeugräder 6 und 7 befestigt. Ihr anderes Ende ist jeweils über Lagerungen 8 und 9 an dem nicht näher dargestellten Fahrzeugaufbau 10 angelenkt. Die Lagerungen 8 und 9 können dabei insbesondere als elastische Lager ausgebildet sein. Die beiden starren Längslenker 1 und 2 sind miteinander durch eine biegesteife, aber torsionsweiche Querstrebe 3 winkelsteif verbunden. Die Verbindung zwischen den Längslenkern einerseits und der Querstrebe andererseits erfolgt durch Schweißen. Die Ab federung der Räder kann in der Nähe der Radachsen über nicht weiter dargestellte Schraubenfedern oder Federbeine,deren Lagerstellen mit 11 und 12 beziffert sind, erfolgen.
Die Querstrebe 3 besitzt zumindest annähernd einen V-förmigen Querschnitt, der in Figur 4, welche einen Schnitt entlang der Schnittführung IV in Figur 1 darstellt, deutlich zu erkennen ist. In Längslenkerseitenan3icht gesehen ist die Querstrebe so angeordnet, daß der mit 3 bezifferte Scheitel des Querstrebenprofils zumindest annähernd in Höhe des oberen Randes der Längslenker 1 bzw. 2 zu liegen kommt. Die schräg nach unten verlaufenden beiden Schenkel 3b und 3c des Querstrebenprofils enden zumindest annähernd in Höhe der Längslenkermitte. Der mit T bezifferte Schubmittelpunkt des Querstrebenprofils, der beim Tordieren der Querstrebe 3 axial allenfalls sehr geringfügig verschoben wird, liegt hierbei also im seitensteifsten Bereich des rohrförmigen Längslenkers. Die Enden der beiden Schenkel b und c, die beim Tordieren der Querstrebe größeren axialen Verschiebungen ausgesetzt sind, liegen dagegen im Rohrmittelbereich, das heißt im seitenweichsten, nachgiebigsten Bereich der rohrförmigen Längslenker. Die bedingt durch die axialen Verschiebungen der vom Schubmittelpunkt T abgelegene ren Querschnittsteile der Querstrebe sich ergebenden Wölbnormalspannungen werden - im Vergleich zu üblichen Ausführungen - durch die vergleichsweise hohe seitliche Nachgiebigkeit des mittleren Rohrbereichs stark abgebaut, so daß die festigkeitsmäßige Beanspruchung der Schweißnähte erheblich herabgesetzt wird. Die Gefahr, daß es in den Anschlußbereichen zwischen Querstrebe und Längslenkern zu Zerstörungen kommt, ist somit weitgehend vermieden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist in den Anschlußbereichen der Querstrebe 3 zu den beiden Längslenkern 1 und 2 ein Verstärkungsblech 4 bzw. 5 vorgesehen, welches einen dem Querstrebenprofil angepaßten V-förmigen Querschnitt besitzt und durch nicht weiter bezifferte Schweißwarzen mit der Querstrebe 3 verbunden ist. Wenn diese Verstärkungsbleche durchgehend vom einen Längslenker zum anderen Längslenker ausgebildet sind, ergibt sich ein erhöhter Stabilisator-Effekt der Querstrebe. Durch Variation der Blechstärke dieses Verstärkungsbleches ist es in einfacher Weise möglich, eine Grundausstattungs-Verbundlenkerachse an verschiedene Anforderungen anzupassen, so daß für verschiedene Fahrzeug-Typen im wesentlichen übereinstimmende Verbundlenkerachsen eingesetzt werden können.
In vielen Fällen besteht für die Unterbringung der Querstrebe nur ein begrenzter Raum zur Verfügung, da in diesem Bereich des Fahrzeugbodens gerne Mulden für den Treibstofftank und das Reserverad, welches in den Figuren 1 bis 3 angedeutet ist, angeordnet werden. Zur Anpassung an solche beengten Raumverhältnisse ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen der eine Schenkel des Querstrebenprofils im mittleren Querstrebenbereich nach unten abgekröpft, so daß er annähernd vertikal verläuft. In den Figuren 1 bis 3 ist die durch die Abkröpfung des einen Schenkels sich in der Draufsicht ergebende Verjüngung im mittleren Bereich der Querstrebe deutlich zu erkennen. In der in Figur 4 gezeigten Schnittdarstellung ist der abgekröpfte Schenkel gestrichelt eingezeichnet und mit 3c' beziffert. Durch das Abkröpfen des einen Schenkels ergibt sich zusätzlich der Vorteil, daß nunmehr ein Werkstattwagenheber unter der Querstrebe der Verbundlenkerachse angesetzt werden kann. Ohne Abkröpfung bestünde die Gefahr, daß die Querstrebe verformt werden würde.
Um die Anschlußbereichezwischen Querstrebe und Längslenkern besser vor den bei einem Bordsteinstoß (rückwärts) auftretenden hohen Beanspruchungen zu schützen, ist es von Vorteil, wenn die vorerwähnten Verstärkungsbleche 4 und 5 zugleich als Knotenbleche ausgebildet werden, wodurch die Winkelsteifigkeit zwischen Querstrebe und Längslenkern erhöht wird. In den Figuren 2 und 3 ist eine entsprechende Ausbildung der Verstärkungsbleche dargestellt. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 sind die zu Knotenblechen ausgebildeten Verstärkungsbleche 4 und 5 lediglich in den Anschlußbereichen zwischen der Querstrebe und den beiden Längslenkern angeordnet. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 erstreckt sich das Verstärkungsblech dagegen über die gesamte Länge der Querstrebe, so daß sich ein erhöhter Stabilisatoreffekt ergibt. Deutlich erkennbar ist das zu einem Knotenblech erweiterte Verstärkungsblech auch in der Schnittdarstellung gemäß Figur 5.
Wie bereits eingangs erwähnt wurde, weisen die rohrförmigen Längslenker eine über dem Umfang variierende seitliche Nachgiebigkeit auf. Um das Seitennachgiebigkeitsangebot der Rohrwandung der Längslenker für den Abbau der Wölbnormalspannungen optimal auszunutzen, ist es von Vorteil, die Querstrebe mit einem sattelförmig ausgebildeten V-Profil auszurüsten. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 ist ein derartiger Querschnitt der Querstrebe 3 dargestellt.
Es versteht sich, daß fertigkeitsmäßig die gleichen Vorteile erzielt werden können, wenn der Schubmittelpunkt T stattdessen am unteren Rad der Längslenker liegt.

Claims

ANSPRÜCHE

1. Verbundlenkerachse für Kraftfahrzeuge, mit ein geschlossenes > Hohlprofil aufweisenden biege- und torsionssteifen Längslenkern und einer die Längslenker miteinander verbindenden, ein offenes Profil aufweisenden biegesteifen, aber torsionsweichen Querstrebe, deren Enden mit den Längslenkern durch Schwei-Ben winkel steif verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Querstrebe (3) und Längslenkern (1, 2) derart ausgebildet ist, daß die beim Tordieren der Querstrebe (3) den größten Wölbverformungen unterworfenen Bereiche des Querstrebenprofils im seitenweichsten, nachgiebigsten Bereich der Längslenker (1, 2) und der den geringsten Wölbverformungen unterworfene Bereich des Querstrebenprofils im seitensteifsten Bereich der Längslenker (1, 2) angeschweißt sind.

2. Verbundlenkerachse nach Anspruch 1, mit aus Rohrmaterial bestehenden Längslenkern und einer Querstrebe mit zumindest annähernd V-förmigem Profil, dadurch gekennzeichnet, daß - in Längslenkerseitenansicht -der Scheitel (3a) des Querstrebenprofils in ansich bekannter Weise zumindest annähernd in Höhe des oberen oder des unteren Randes der Längslenker (1, 2) und die Enden der schräg nach unten bzw. schräg nach oben verlaufenden beiden Schenkel (3b, 3c) zumindest annähernd in Höhe der Längslenkermitte liegen.

3. Verbundlenkerachse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstrebe (3) ein dem Verlauf der Seitennachgiebigkeit über den Umfang der Längslenker angepaßtes sattelförmiges V-Profil besitzt.

4. Verbundlenkerachse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstrebe (3) zumindest in den Anschlußbereichen zu den Längslenkern (1,. 2) durch dem Querstrebenprofil angepaßte aufgeschweißte Bleche (4, 5) verstärkt sind.

5. Verbundlenkerachse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche (4, 5) zu die Winkelsteifigkeit zwischen Querstrebe (3) und Längslenkern (1, 2) erhöhende Knotenbleche erweitert sind.

6. Verbundlenkerachse nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Schenkel des Querstrebenprofils im mittleren Querstrebenbereich zur Vertikalen hin abgekröpft ist.

L e e r s e i t e