DE29506571U1 - Verbundlenkerachse für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Neuerung handelt von einem Verbundlenkerachskörper für Kraftfahrzeuge bestehend aus zwei Längslenkerteilen und einem diese verbindenden Verbundteil, wobei die Längslenkerteile an einem Ende ein Auge zur Verbindung mit dem Fahrzeug und am anderen Ende eine Aufnahme für die Radachse aufweisen.
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Derartige Achskonstruktionen sind von vielen ausgeführten Personenkraftwagen bekannt, siehe etwa REIMPELL: Fahrwerktechnik, Vogel Verlag Würzburg, Seiten 445 bis 458. Sie bestehen durchwegs aus Stahl und sind aus mehreren Teilen zusammengeschweißt, daher sind sie schwer und wegen der verwinkelten und teils geschlossenen Form der einzelnen miteinander verschweißten Teile teuer in der Herstellung und korrosionsanfällig.

Aus der EP-PS 368 836 der Anmelderin ist zwar eine aus einem einstückigen offenen Profilteil hergestellte Halbachse bekannt, sie besteht jedoch auch aus Stahl und die Laufgeometrie des Rades ist vom momentanen Einfederungszustand in nachteiliger Weise beeinflußt. Außerdem handelt es sich um keine Verbundlenkerachse und der Torsionsteil ist eine eigenständige Torsionsfeder, die nur schwer auf eine bestimmte und eng tolerierte Federkraft auslegbar ist.

Es ist das Ziel der Neuerung, eine gattungsgemäße Verbundlenkerachse vorzuschlagen, die bei minimalem Gewicht und einfacher Herstellung die Laufgeometrie der Räder nicht beeinträchtigt.

Neuerungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß der Achskörper einstückig aus einem Verbundwerkstoff ausgeführt ist, der aus einer Matrix und aus darin eingebetteten ungefähr in Richtung der Kraftlinien verlaufenden Zugsträngen und ungefähr rechtwinklig dazu eingewobenen Quersträngen besteht, wobei die Übergänge vom Torsionsteil zu den Längslenkerteilen in Draufsicht ausgerundet sind.

Die Verbundbauweise ermöglicht eine an jeder Stelle optimale Werkstoffausnutzung und ergibt so eine besonders leichte Bauweise, noch leichter, als durch den an sich bereits leichten Werkstoff bedingt. Dabei können durch die an den Kraftlinien ausgerichteten Zugstränge die schwierigen Übergänge von der Zone der Torsion um die Querachse des Torsionsteiles auf die Zone der Biegung und Torsion um die Längsachse der Längslenkerteile ohne erhöhte Bruchgefahr bewältigt werden, wozu die gerundeten Übergänge einen wesentlichen Beitrag leisten. Außerdem wird durch die Ausrundungen die Torsionssteifigkeit der Längslenkerteile erhöht.

Die Querstränge bilden mit den Längssträngen ein Gewebe mit den Spannungen in Größe und Richtung angepasster Festigkeit. Die Querstränge erhöhen direkt die Form- und Torsionssteifigkeit der Profile und bewirken nebstbei, daß bei der Fertigung die Abstände der Längsstränge entsprechend dem Verlauf der Kraftlinien genau eingehalten werden. Ausserdem schützen die Querstränge die Längsstränge, sie wirken sozusagen als Abstandhalter, die auch während der Fertigung sicherstellen, daß die Zugstränge nirgends aus der Matrix heraustreten.

In einer Ausbildung der Neuerung sind die Längslenkerteile Profile mit geschlossenem Querschnitt (Anspruch 2). Das geschlossene Profil gibt den Längslenkerteilen auch bei extremen Auslegungserfordernissen Biege- und Torsionssteifigkeit um die Längsachse.

Es ist auch vorteilhaft, die Augen und die Aufnahmen der Radachse mit den Zugsträngen zu umwickeln (Anspruch 3), um eine saubere Krafteinleitung ohne Spannungsspitzen in diese zu erreichen.

Eine weitere Erhöhung der Torsionssteifigkeit der Längslenkerteile ist zu erreichen, indem der Querschnitt des Verbundteiles angenähert als Kreissegment ausgebildet ist (Anspruch 4). Das wirkt sich außerdem günstig auf deren Fertigungsaufwand und den Platzbedarf aus.

In weiterer Ausbildung der Neuerung ist an den Übergängen vom Torsionsteil zu den Längslenkerteilen je eine Federauflage vorgesehen (Anspruch 5). Da gerade an dieser Stelle des Obergurtes die Kraftlinien in relativ großem Abstand verlaufen, kann die von den Fahrzeugfedern herrührende Druckkraft ohne zusätzlichen Materialbedarf aufgenommen werden. Die Federauflage kann so auch in einem Arbeitsgang mit dem gesamten Körper ausgeformt werden und es werden die sonst nötigen zusätzlichen Federauflager eingespart.

Neuerungsgemäß kann man noch einen Schritt weitergehen und die Federauflage so formen, daß sie eine Vertiefung bildet, deren Boden mit dem Untergurt des Längslenkerteiles verbunden oder vereint ist (Anspruch 6). So wird die Torsionsfestigkeit des Längslenkerteiles durch die Verbindung von Obergurt und Untergurt an der Stelle, an der das geschlossene Profil des Längslenkerteiles unterbrochen ist erhöht und zusätzlich noch Einbauraum für die Feder geschaffen, was besonders bei einem Kleinwagen dem Innenraum zugute kommt.

Schließlich kann die Aufnahme der Radachse noch ein metallischer Formteil sein (Anspruch 7), der dann bei geeigneter Formgebung besonders wirksam umwickelt werden kann und ein steifes Anschließen des Achsträgers oder Radträgers erlaubt. 5

Im folgenden wird die Neuerung anhand von Abbildungen erläutert und beschrieben. Es stellen dar:

Fig.l: Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Verbundlenkerachskörper,

Fig.2: Schnitt nach A-A in Fig.l in einer ersten Variante, Fig.3: Schnitt nach A-A in Fig.l in einer zweiten Variante, Fig.4: Schnitt nach C-C in Fig.l in einer abgewandelten Ausführunsgform,

Fig.5: Schnitt nach B-B in Fig 1 in einer abgewandelten Ausführ unsg form ,
Fig.6: Axonometrische Ansicht eines Verbundlenkerachskörpers in der ersten Variante,

Fig.7: Axonometrische Ansicht eines Verbundlenkerachskörpers in der zweiten Variante.

Der in Fig.l dargestellte Verbundlenkerachskörper ist ein Körper und bildet einen linken und einen rechten Längslenkerteil 1,2, die beide über einen Verbundlenkerteil 3 zusammenhängen. Der Verbundteil 3 wird dabei auf Torsion beansprucht und wirkt so als Stabilisator. Die Längslenkerteile 1,2 besitzen vorne je ein Auge 4 zur Verbindung mit dem nicht dargestellten Fahrzeugkörper und hinten je eine Aufnahme 5 für die nicht dargestellte Radachse sowie gegebenenfalls je einen Zapfen 6 zur Verbindung mit einem ebenfalls nicht gezeigten Stoßdämpfer oder Federbein. Weiters kann an geeigneter Stelle eine Federauflage 7 vorgesehen sein. Die nur in der Draufsicht gezeigte Form kann dem jeweiligen Fahrzeug angepaßt werden, es ist aber wesentlich, an den Übergängen von den Längslenkerteilen 1,2 zum Verbundteil 3 großzügige Ausrjjindungen 8 vorzusehen.

Der Verbundlenkerachskörper ist aus einem Verbundwerkstoff gefertigt, der aus einer Matrix und darin enthaltenen Strängen aus einem zugfesten Werkstoff besteht. Als Matrix kommen Kunststoffe oder leichte Metalle in Frage, als zugfeste Stränge Glasfasern, Kohlenstoffasern, Stahldraht oder andere für Verbundwerkstoffe geeignete Fasern. In Fig.l ist angedeutet, daß es zweierlei Stränge gibt, Zugstränge 9 und Querstränge 10. Die Zugstränge folgen den Kraftlinien der Zugspannungen, die etwa spannungsoptisch oder mit der Methode der finiten Elemente ermittelt sind, und die Querstränge verbinden die Zugstränge, wie in Fig.5 angedeutet, so, wie der Schuss die Kettfäden in einem Gewebe. Sie kreuzen die Zugstränge etwa rechtwinkelig. Durch die Querstränge 10 werden die Abstände zwischen den Zugsträngen 9 konstant gehalten und bei der Fertigung sichergestellt, daß die Zugstränge nicht an der Oberfläche des Verbundlenkerachskörpers zum Vorschein kommen.

Eine erste Ausführungsform des neuen Verbundlenkerachskörpers ist in Fig.6 axonometrisch abgebildet und ein entsprechender Schnitt nach A-A in Fig.l ist in Fig.2 abgebildet. Hier handelt es sich um ein offenes Profil, das besteht aus: einer Deckfläche 13, die zur Vereinfachung der Darstellung an der Fläche 14, die dem Schnitt B-B in Fig.l entspricht, abgeschnitten ist, einer ersten Seitenfläche 15, die Teil des Längslenkerteiles 2 ist und zweiten Seitenflächen 16, die mit der entsprechenden Rundung 8 vom Verbundteil 3 zum Längslenkerteil 2 führen. In Fig.2 ist weiter eine Durchbrechung 17 zu sehen, die für die Befestigung des Zapfens 6 gedacht ist. In die ersten Seitenfläche 15, an der Außenseite, ist ein Radträger 18 eingearbeitet. Er wird von den nur angedeuteten Zugsträngen 9 und Quersträngen 10 in dem in die Matrix eintauchenden Teil umschlungen, um eine feste und steife Verbindung herzustellen.

In der zweiten Ausführungsform gemäß Fig.7 und dem entsprechenden Querschnitt nach A-A in Fig.l, der in Fig.3 darge-

stellt ist, ist der Längslenkerteil 2 ein geschlossenes Profil und der Querschnitt des Verbundteiles 3 ist anfangs ungefähr halbkreisförmig, wobei die Schnittfläche 20 wieder dem Schnitt nach BB in Fig.l entspricht. An diesen schließt eine Zylinderfläche 21 an, die, in der gewählten Darstellung nicht sichtbar, in eine Deckfläche 22 des Längslenkerteiles 2 übergeht. Eine erste Seitenfläche 23 ist auch nur an dem hinteren Ende des Längslenkerteiles 2 zu sehen, der hier offen dargestellt ist, aber auch geschlossen sein könnte. Die Zylinderfläche 21 geht auch in die zweiten Seitenflächen 24 über, die wieder mit ausreichender Rundung bis zum Ende des Längslenkerteiles 2 führen. Um dem Längslenkerteil 2 ein geschlossenes Profil zu geben, ist weiters eine Bauchfläche 25 gebildet, die an der entsprechend gerundeten Kante 26 endet.

Dadurch wird der Längslenkerteil 2 besonders biege- und torsionssteif, der Verbundteil 3 bleibt jedoch ausreichend torsionsweich. Die Herstellung kann beispielsweise durch Blasformen erfolgen, wobei das aus Längs- und Quersträngen bestehende ungefähr hemdartige Gewebe vor dem Blasen in die Form eingelegt wird.

In der in Fig.4 gezeigten Weiterbildung der zweiten Ausführungsform, ist nicht nur ein Wulst 7 als Federauflage vorgesehen, sondern eine Mulde 30 ausgebildet, deren Wand 31 unten die Bauchfläche 25 berührt und mit dieser verbunden bzw einstückig ist. Dadurch kann die Feder 32 weiter nach unten reichen, wodurch im Fahrzeug selbst Bauraum eingespart wird. Außerdem verstärkt die Muldenwand 31 den Verbundlenkerachskörper an. der Übergangszone zwischen dem geschlossenen Profil des Längslenkerteiles 2 und dem offenen Profil des Verbundteiles 3.

Claims (7)

&bull; < i· · &bull; · SCHUTZANSPRÜCHE

1. Verbundlenkerachskörper für Kraftfahrzeuge bestehend aus zwei Längslenkerteilen (1,2) und einem diese verbindenden Verbundteil (3}, wobei die Längslenkerteile an einem Ende ein Auge (4) zur Verbindung mit dem Fahrzeug und am anderen Ende eine Aufnahme (5) für die Radachse aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Achskörper einstückig aus einem Verbundwerkstoff ausgeführt ist, der aus einer Matrix und aus darin eingebetteten im wesentlichen in Richtung der Kraftlinien verlaufenden Zugsträngen {9) und ungefähr rechtwinkelig dazu eingewobenen Quersträngen (10) besteht, wobei die Übergänge (8) vom Verbundteil (3) zu den Längslenkerteilen (1,2) in Draufsicht ausgerundet sind.

2. Verbundlenkerachskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längslenkerteile (1,2) Profile mit geschlossenem Querschnitt sind.

3. Verbundlenkerachskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Augen (4) und die Aufnahmen (5) der Radachse von den Zugsträngen (9) umschlungen sind.

4. Verbundlenkerachskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Verbundteiles (3) angenähert ein Kreissegment ist.

5. Verbundlenkerachskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Übergangszonenen vom Verbundteil (3) zu den Längslenkerteilen (1,2) je eine Federauflage (7) vorgesehen ist.

6. Verbundlenkerachskörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federauflage eine Vertiefung (30) bildet, deren Boden (31) mit der Bauchfläche (25) des Längslenkerteiles (1,2) verbunden oder vereint ist.

7. Verbundlenkerachskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (5) der Radachse ein metallischer Formteil (18) ist.