DE29719347U1 - Verbundlenkerachse für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Verbundlenkerachse für Kraftfahrzeuge

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Description

Benteler AG, Residenzstraße 1. 33104 Paderborn VerbundlenJcerachse für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine Verbundlenkerachse für Kraftfahrzeuge .
Im Automobilbau besteht zur Steigerung der Produktivität ein generelles Bestreben nach einer möglichst wirtschaftlichen und rationellen Herstellung der Kraftfahrzeugkomponenten bei gleichzeitiger Steigerung der Qualität der Produkte. Diesen Forderungen unterliegen auch Verbundlenkerachsen, welche die Vorteile eines einfachen Aufbaus bei geringem Raumgewicht und guten kinematischen Eigenschaften vereinen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbundlenkerachse zu schaffen, welche bei Verbesserung der Produktionsautomatisierung rationell herstellbar, qualitativ hochwertig und kostengünstig ist.
Telefon (0234) 51957/58/59 · Telefax (0234) 51 0512 Commerzbank AG Bochum, Konto-Nr. 3864782 {BLZ 43040036) ■ Postbank Essen, Konto-Nr. 7447-431 (BLZ36010043)
Die Lösung dieser Aufgabe besteht in den im Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen, welche eine qualitativ hochwertige kostenffiziente Verbundlenkerachse für Kraftfahrzeuge charakterisieren. Eine solche Verbundlenkerachse zeichnet sich durch die besondere Querschnittskonfiguration ihrer Längslenker und der Anbindung des Querprofils aus.
Durch die geometrische Konfiguration wird eine auf die im Betrieb auftretenden Belastungen abgestimmte Auslegung der Widerstandsmomente in dem mit dem Tragrahmen koppelbaren Längenabschnitt eines Längslenkers und des radträgerseitigen Längenabschnitts eines Längslenkers erreicht. Die belastungsgerechte Anbindung des Querprofils ermöglicht eine Überleitung der Torsions- und Biegekräfte von den Längslenkern in das Querprofil. Das Querprofil kompensiert als Torsionsstab die eingeleiteten Kräfte. Demzufolge besitzt die Verbundlenkerachse ein gutes statisches und dynamisches Lastverhalten.
Ein wesentliches Merkmal besteht darin, an jedem Längslenker einen an die Querschnittskonfiguration der Enden des Querprofils angepaßten Anbindungsbereich zu erzeugen. Hier werden die Enden des Querprofils montagegerecht positioniert und anschließend schweißtechnisch festgelegt.
Durch diese Maßnahmen kann sowohl die Bearbeitung der Enden eines Querprofils als auch die Verschweißung des Querprofils an den Längslenkern erheblich vereinfacht werden. Dies wirkt sich in einer Steigerung der Produktivität aus.
Als Endbearbeitung der Querprofile kann ein gerader Sägeschnitt genügen. Auf komplizierte, insbesondere räumliche, Schnitte an den Enden oder eine aufwendige Bear-
beitung wird verzichtet. Demzufolge ergibt sich auch eine Materialeinsparung.
Als besonders vorteilhaft hat es sich sowohl für die Herstellung bzw. Ausbildung des Anbindungsbereichs als auch für eine stabile schweißtechnische Verbindung von Längslenker und Querlenker erwiesen, im Anbindungsbereich kreisrunde oder ovale Geometrien vorzusehen.
Das Querprofil kann in seinem Mittelbereich eine vom kreisrunden bzw. ovalen Querschnitt abweichende Profilierung aufweisen, um seine Aufgaben als Torsionsstab zwischen den Längslenkern optimal zu erfüllen. Zu seinen Enden hin geht das Querprofil kontinuierlich auf einen kreisrunden bzw. ovalen rohrförmigen Querschnitt über.
Grundsätzlich kann das Querprofil aus einem Rohr bestehen, welches im Mittelbereich beispielsweise V-, U-, T- oder X-förmig eingeformt ist. Die Enden sind zum Anschluß an die Längslenker rund oder oval ausgebildet.
Der ausgeformte Anbindungsbereich ist gut zugänglich, so daß mittels automatischer Schweißverfahren präzise und schnell gearbeitet werden kann.
Zur schweißtechnischen Verbindung von Querprofil und
Längslenker können alle gängigen Schweißverfahren wie
Laser-, Schutzgas-, Reib- oder Widerstandsschweißen Anwendung finden.
Der an den Längslenkern ausgebildete Anbindungsbereich ermöglicht eine zuverlässige und präzise Positionierung des Querprofils zur Vorbereitung des Schweißvorgangs. Der Anbindungsbereich schafft in den räumlich gebogenen Längslenkern eine konfigurativ bedarfsgerecht abgestimmte Anlagefläche für die Enden des Querprofils. Demzufolge
ist ein hoher Grad an Automatisierung möglich. Darüberhinaus kann der Anbindungsbereich je nach Ausgestaltung Stützwirkung übernehmen und erhöht damit die Stabilität einer Verbundlenkerachse.
Insgesamt schafft die Erfindung eine rationell unter Einsparung von Material, Energie, Arbeitskräften und Zeit hergestellte Verbundlenkerachse.
Nach den Merkmalen des Anspruchs 2 ist der Anbindungsbereich durch eine Ausbauchung im Längslenker mit einer ebenen Anlagefläche für das Ende eines Querprofils gebildet. Hierbei wird der Umfang eines Längslenkers im Anbindungsbereich des Querprofils vorzugsweise durch Hydroformung oder Zug- bzw. Zugdruckumformung gezielt vergrößert und an die Querschnittskonfiguration der Enden des Querprofils angepaßt.
Grundsätzlich sind aber auch andere Konfigurationen des Anbindungsbereichs möglich. So ist beispielsweise eine Ausbildung mit einer zum Inneren des Längslenkers gerichteten Aufnahmewulst oder eine topfartige Aufnahme denkbar.
Nach den Merkmalen des Anspruchs 3 ist das Ende eines Querprofils an die ebene Anlagefläche im Anbindungsbereich stumpf angesetzt und verschweißt. Damit ist eine vorteilhaft einfache, jedoch hoch belastbare Anbindung des Querprofils an den Längslenker erzeugt.
So ist auch eine besonders gute schweißtechnische Festlegung möglich, welche mittels Schweißrobotern vollautomatisiert durchgeführt werden kann. Komplizierte Schweißnähte sind nicht erforderlich. Auch die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Verbindung wird erhöht.
Grundsätzlich ist es ferner möglich, den Längslenker im Anbindungsbereich zu lochen, so daß eine Montageöffnung für das Ende eines Querprofils entsteht. Das Ende des Querprofils ist dann in den Längslenker gesteckt und umfangsseitig an der Wandung verschweißt (Anpruch 4). Eine Bearbeitung der Enden des Querprofils entfällt.
Nach den Merkmalen des Anspruchs 5 ist der Anbindungsbereich mittels hydraulischem Innenhochdruck erzeugt.
Die Formgebung des Längslenkers insgesamt mittels des hydraulischen Innenhochdruckverfahrens ermöglicht eine rationelle Herstellung mit hohen Stückzahlen und geringen Fertigungstoleranzen.
Das Hydroformwerkzeug ist einfach in seiner geometrischen Ausgestaltung. Dies wirkt sich positiv auf das Verschleißverhalten des Werkzeugs aus. Desweiteren werden nachteilige Materialveränderungen beim Umformvorgang vermieden .
Ein sehr gutes elastokinetisches Verhalten einer Verbundlenkerachse wird nach den Merkmalen des Anspruchs 6 durch ein Querprofil erreicht, das in seinem Mittelabschnitt einen im wesentlichen V-förmigen Querschnitt aufweist. Dieser V-förmige Querschnitt geht kontinuierlich auf einen kreisrunden rohrförmigen Querschnitt endseitig des Querprofils über.
Die erfindungsgemäße Verbundlenkerachse kann sowohl aus Stahl als auch aus Aluminium bzw. in einer Mischbauweise der beiden Metalle hergestellt werden. Die Längslenker werden aus rohrförmigen Profilen hergestellt. Hierbei können nahtlose oder längsnahtgeschweißte Rohre wie auch Strangpreßprofile zum Einsatz gelangen.
Ferner können die Längslenker aus aneinandergefügten Preßschalen bestehen. Eine solche Preßschalenausführung besteht aus einer inneren und einer äußeren Preßschale, wobei der Anbindungsbereich an der inneren Preßschale ausgeformt ist.
Die Querprofile werden vorzugsweise aus Rohren oder Strangpreßprofilen hergestellt, deren Geometrie auf die Torsions- und Biegebeanspruchung im Betrieb abgestimmt
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 in perspektivischer Darstellungsweise einen Ausschnitt aus einer Verbundlenkerachse;
Figuren
2 bis 4 jeweils im vertikalen Querschnitt drei Ausführungsformen der Anbindung von Längslenker und Querprofil und
Figur 5a-d vier unterschiedliche Varianten eines Längslenkers als Preßschalenausführung mit Anbindungsbereich und Querprofil.
Die Figur 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Verbundlenkerachse für ein Kraftfahrzeug, in dem der endseitige Abschnitt 1 eines Querprofils 2 und ein Längslenker 3 dargestellt sind.
Der Längslenker 3 ist mittels hydraulischem Innenhochdruck geformt. Dabei sind der Umfang des Längslenkers 3 im Anbindungsbereich 4 von Längslenker 3 und Querprofil 2 gezielt vergrößert und eine an die Querschnittskonfigura-
tion des Endes 5 von Querprofil 2 angepaßte Anlagefläche 6 ausgeformt worden.
Der Anbxndungsbereich 4 wird durch eine Ausbauchung 7 gebildet, mit einer konform zum Ende 5 des Querprofils 2 geformten, hier nur angedeuteten ebenen Stirnseite 8. Auf diese Weise ist die ebene Anlagefläche 6 für eine kreisrunde Anbindung des Endes 5 an den Längslenker 3 erzeugt. Das Ende 5 des Querlenkers 2 liegt mit seiner Stirnseite 9 stumpf am Anlagebereich 8 an. Anschließend kann die schweißtechnische Verbindung entlang der umfangsseitigen Kante 10 vorgenommen werden.
Diese Vorgehensweise läßt sich vorteilhaft in den Fertigungsprozeß einbinden und ist einfach zu automatisieren.
Das Querprofil 2 ist in seinem Mittelabschnitt 11 doppelwandig ausgebildet mit einem im wesentlichen V-förmigen Profil. Das V-Profil ist durch Umformung eines Rohrs entstanden. Zum Ende 5 des Querprofils 2 geht dieser Querschnitt kontinuierlich auf einen kreisrunden rohrförmigen Querschnitt über. So wird eine Anpassung von Ende 5 zur Anbindung an den Längslenker 3 erzielt.
Da die Torsions- und Biegekräfte vom Längslenker 3 in das Querprofil 2 übertragen und von diesem kompensiert werden, unterliegt die Verbindung zwischen den beiden Bauteilen höchsten Belastungen. Diesen Belastungen wird die erfindungsgemäße Verbundlenkerachse gerecht. Hierbei wirkt sich die konstruktive Auslegung des Anbindungsbereichs 4 mit der kreisrunden Anbindung von Querprofil 2 und Längslenker 3 und die umlaufende Schweißnaht positiv aus.
Weiterhin erkennt man in der Figur 1, daß ein mit einem Radträger 12 gekoppelter Längenabschnitt 13 des Längsien-
kers 3 rechteckig konfiguriert ist mit einer im Vergleich zu seiner Höhe H10 größeren Breite Bi0. Auch der tragrahmenseitige Längenabschnitt 14 weist eine rechteckige Konfiguration auf. Jedoch ist hier die Höhe H11 im Vergleich zur Breite B11 größer.
Auf diese Weise wird eine auf die im Betrieb auftretenden statischen und dynamischen Belastungen abgestimmte Auslegung der Widerstandsmomente in den Längenabschnitten 13, 14 erreicht.
Mit 15 ist ein Anschlagbauteil für die Festlegung der Verbundlenkerachse am Tragrahmen des Kraftfahrzeugs bezeichnet .
Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform ist am Längslenker 16 hydroformtechnisch ein Anbindungsbereich 17 ausgeformt mit einer ebenen Anlagefläche 18 für das Ende 19 eines Querprofils 20.
Das Ende 19 des Querprofils 20 ist kreisförmig ausgebildet, wohingegen der hier nicht näher dargestellte Mittelbereich 21 von der Kreis form abweicht und V-, T- oder X-förmig ausgebildet sein kann.
Die Fügung des stumpf an die ebene Anlagefläche 18 angesetzten Endes 19 erfolgt durch eine umlaufende ebene Schweißnaht 22.
Eine andere Ausführungsform ist in Figur 3 dargestellt. Hierbei ist in der Wand 23 des mittels eines hydraulischen Innenhochdruckverfahrens hergestellten Anbindungsbereichs 24 von Längslenker 25 eine Montageöffnung 26 vorgesehen. Diese ist durch Lochen der zum Ende 27 des Querprofils 28 gerichteten Stirnseite 29 im Anbindungsbereich 24 gebildet.
In die Montageöffnung 2 6 ist das Ende 27 des Querprofils 28 eingesteckt und umlaufend unter Ausbildung einer ebenen Schweißnaht 30 verschweißt. Eine Bearbeitung des Endes 27 ist nicht erforderlich.
Auch bei der in der Figur 4 dargestellten Ausführungsform ist eine Montageöffnung 31 im Anbindungsbereich 32 des Längslenkers 33 vorgesehen. Umfangsseitig der Montageöffnung 31 ist ein umlaufender Kragen 34 ausgestellt.
Mit seinem Ende 35 ist das Querprofil 36 in die Montageöffnung 31 eingeführt und ringsum umlaufend verschweißt. Die Schweißnaht 37 ist hierbei an die Stirnseite 38 des Kragens 34 gelegt. Der Kragen 34 umfaßt das Ende 35 des Querprofils 36 formschlüssig. So ist eine besonders gute schweißtechnische Festlegung möglich, die zuverlässig und von hoher Lebensdauer ist.
In der Figur 5 sind im vertikalen Querschnitt vier unterschiedliche Ausführungsformen von Längslenkern 39-42 dargestellt.
Jeder Längslenker 39-42 besteht aus einer inneren Preßschale 43-46 und einer äußeren Preßschale 47-50. An der inneren Preßschale 43-46 ist ein Anbindungsbereich 51 mit einer ebenen Anlagefläche 52 für einen Querlenker 53 herausgezogen.
Der Querlenker 53 ist mit seinem stirnseitigen Ende 54 stumpf gegen die Anlagefläche 52 gesetzt und schweißtechnisch festgelegt.
Die Längslenker 39-42 unterscheiden sich in der Art der Flanschausführung, über die die inneren Preßschalen 43-46 und die äußeren Preßschalen 47-50 miteinander verschweißt sind.
- &iacgr;&ogr; -
Beim Längslenker 39 sind die Flansche 55, 56 von innerer und äußerer Preßschale 43 bzw. 47 überlappend ausgeführt.
Die Flansche 57, 58 beim Längslenker 40 überlappen sich auf der oberen Seite, wohingegen die Flansche 59, 60 auf der unteren Seite als Punktflansch ausgeführt sind.
Die Flansche 61, 62 des Längslenkers 41 sind beidseitig als Punktflansche ausgebildet.
Beim Längslenker 42 sind die Flansche 63, 64 als sogenannte kurze CC^-Flansche ausgeführt.
Bezugszeichenaufstellung
1 - Abschnitt v.
2 - Querprofil
3 - Längslenker
4 - Anbindungsbereich
5 - Ende v. 2
6 - Auflagefläche
7 - Ausbauchung
8 - Stirnseite v.
9 - Stirnseite v.
10 - Kante
11 - Mittelabschnitt v.
12 - Radträger
13 - Längenabschnitt v.
14 - Längenabschnitt v.
15 - Anschlagbauteil
16 - Längslenker
17 - Anbindungsbereich
18 - Anlagefläche
19 - Ende v. 20
20 - Querprofil
21 - Mittelbereich v.
22 - Schweißnaht
23 - Wand
24 - Anbindungsbereich
25 - Längslenker
26 - Montageöffnung
27 - Ende v. 28
28 - Querprofil
29 - Stirnseite
30 - Schweißnaht
31 - Montageöffnung
32 - Anbindungsbereich
33 - Längslenker
34 - Kragen
35 - Ende &ngr;.
36 - Querprofil
37 - Schweißnaht
38 - Stirnseite v.
39 - Längslenker
40 - Längslenkerf
41 - Längslenker
42 - Längslenker
43 - innere Preßschale
44 - innere Preßschale
45 - innere Preßschale
46 - innere Preßschale
47 - äußere Preßschale
48 - äußere Preßschale
49 - äußere Preßschale
50 - äußere Preßschale
51 - Anbindungsbereich
52 - Anlagefläche
53 - Querlenker
54 - Ende v.
55 - Flansch
56 - Flansch
57 - Flansch
58 - Flansch
59 - Flansch
60 - Flansch
61 - Flansch
62 - Flansch
63 - Flansch
64 - Flansch
B10 ~ Breite v.
B11 - Breite v.
H10 - Höhe v. 13
H11 - Höhe v. 14
- 15 -

Claims (6)

- Ii - Schutzansprüche
1. Verbundlenkerachse für Kraftfahrzeuge, welche zwei durch ein Querprofil (2, 20, 28, 36, 53) verbundene rohrförmige Längslenker (3, 16, 25, 33, 39-42) umfaßt, wobei der radträgerseitige Längenabschnitt (13) jedes Längslenkers (3, 16, 25, 33, 39-42) rechteckig konfiguriert ist, mit einer im Vergleich zu seiner Höhe (H10) größeren Breite (B10) und der mit dem Tragrahmen koppelbare Längenabschnitt (14) jedes Längslenkers (3, 16, 25, 33, 39-42) rechteckig konfiguriert ist, mit einer im Vergleich zu seiner Breite (B11) größeren Höhe (H11), wobei jeder Längslenker (3,
16, 25, 33, 29-42) einen auf die Querschnittskonfiguration der kreisförmig oder oval ausgebildeten Enden (5, 19, 27, 35, 54) des Querprofils (2, 20, 28, 36, 53) angepaßten Anbindungsbereich (4,
17, 24, 32, 51) aufweist, an welchem die Enden (5,
19, 27, 35, 54) schweißtechnisch festgelegt sind.
2. Verbundlenkerachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anbindungsbereich (4, 17, 51) durch eine Ausbauchung im Längslenker (3, 16, 39-42) mit einer ebenen Anlagefläche (6,
18, 52) für das Ende {5, 19, 54) des Querprofils (2,
20, 53) gebildet ist.
3. Verbundlenkerachse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Ende (5, 19, 54) des Querprofils (2, 20, 53) an die Anlagefläche (6, 18, 52) des Längslenkers (3, 16, 39-42) stumpf angesetzt ist.
- 12 -
4. Verbundlenkerachse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Ende (27, 35) des Querprofils (28, 36) in eine Montageöffnung (26, 30) in der Wand des Längslenkers (25, 33) gesteckt ist.
5. Verbundlenkerachse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anbindungsbereich (4, 17, 24, 32) mittels hydraulischem Innenhochdruck ausgebildet ist.
6. Verbundlenkerachse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Querprofil (2) ein im wesentlichen V-förmiges Profil besitzt.
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