DE3915991A1 - Spurstange fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Ausbildung einer Spurstange für Kraftfahrzeuge, die insbesondere zur gelenkigen Verbindung der Lenkhebel lenkbarer Räder auf gleicher Radachse des Fahrzeuges bestimmt ist.

Spurstangen sind zur Übertragung von Druck- und Zugkräften ausgelegt und stellen ein für die Sicher­ heit des Fahrzeuges wesentliches Bauelement dar. Hohen Sicherheitsanforderungen stehen andererseits die Bestrebungen nach einem möglichst geringen Gewicht der Spurstange gegenüber. Spurstangen in einteiliger, mehrteiliger, gerader, gekrümmter und gekröpfter Ausbildung sind vielfach bekannt. Bekannt ist auch die Vorausbestimmung einer gewissen Knickstabilität bei der Übertragung von Druckkräften, so daß die Spurstange oder ein Bauteil der Spurstange bei Überschreitung eines vorbestimmten Druckbe­ lastungswertes ausknickt und dadurch andere, wesentlich teurere Bauteile vor einer Beschädigung schützt. In einem solchen Falle der Ausknickung, zum Beispiel bei Karambolagen mit einem anderen Fahrzeug, mit Verkehrseinrichtungen, Bauwerken oder der­ gleichen, ist das Kraftfahrzeug nicht mehr benutzbar. Für Überlastwerte in Zugrichtung hat man dagegen bisher keine Vorkehrungen getroffen, obwohl ein bei einer vorgegebenen Drucklast ausknickendes Bauteil bei Zugbelastung wesentlich über die Knickkräfte hinausgehende Kräfte zu übertragen vermag.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spur­ stange in der Weise weiterzubilden, daß neben einer Drucklastbegrenzung auch eine Zuglastbegrenzung vorherbestimmbar ist und die Möglichkeit eröffnet wird, gegebenenfalls eine eingeschränkte Betriebs­ fähigkeit des Fahrzeuges aufrechtzuerhalten, wenn die Überlastsicherung wirksam geworden ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Ausbildung mit Merkmalen nach dem Kennzeichen des Patentanspruches 1.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist also die Anordnung eines Sicherungsgliedes, welches bei Über­ schreitung eines vorbestimmten Belastungswertes sowohl in Druckrichtung als auch in Zugrichtung anspricht. Dadurch kann die Höchstbelastung der Spurstange sowohl in Zug- als auch in Druckrichtung exakt definiert werden. Im Gegensatz zu bekannten Ausbildungen wird der Nachteil ausgeschaltet, daß Überlastkräfte in Zugrichtung der Spurstange zu Bauteilbeschädigungen führen, die der Führer des Kraftfahrzeuges möglicherweise nicht bemerkt. Für die konstruktive Ausbildung des Sicherungsgliedes sieht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung eine Ausbildung mit Merkmalen nach dem Patentanspruch 2 vor. Die hiernach erzielte formschlüssige Ver­ bindung des rohrförmigen Außenteils und des in dieses eingreifenden Innenteils kann durch spanende, span­ lose Verformung, Preßsitzausbildungen oder derglei­ chen in an sich bekannter Weise erreicht werden.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens nach dem Patentanspruch 1 ist zur Aufrechterhaltung einer eingeschränkten Betriebsfähigkeit des Fahrzeuges eine Überlastsicherung mit Ausbildungsmerkmalen nach dem Kennzeichen des Patentanspruches 3 vorgesehen.

Nach diesem Erfindungsgedanken erfolgt somit bei Überschreitung des vorbestimmten Höchstbelastungswer­ tes eine begrenzte Längenänderung der Spurstange, durch die ein erheblicher Teil der Überlastkräfte in Verformungskräfte umgesetzt wird, so daß die Spurstange als Bauteil erhalten bleibt und das Kraftfahrzeug unter eingeschränkten Bedingungen benutzbar ist. Die begrenzte Längenänderung der Spurstange muß aber zu einer deutlichen Anzeige der eingeschränkten Benutzbarkeit des Kraftfahrzeuges führen, um entweder dem Lenker des Fahrzeuges diese eingeschränkte Benutzbarkeit anzuzeigen oder um die Benutzung des Kraftfahrzeuges außerhalb einge­ schränkter Bedingungen unmöglich zu machen.

In weiterer Ausgestaltung dieses Gedankens ist eine Ausbildung mit Merkmalen nach dem Patentanspruch 5 vorgesehen. Hiernach sind die Mittel zur Begrenzung der axialen Längenänderung der Spurstange so aus­ gelegt, daß zu ihrer Überwindung wesentlich höhere Überlastkräfte erforderlich sind. Dadurch ist es möglich, das Ansprechen des Sicherungsgliedes in einem Bereich anzusiedeln, der unterhalb des Belastungswertes für ein mögliches Ausknicken der Spurstange bzw. für einen Bruch der Spurstange an sich liegt.

Weitere Ausbildungsmerkmale zur vorteilhaften Gestal­ tung des Erfindungsgedankens sind in den übrigen Unteransprüchen enthalten. Diese Ausbildungsmerkmale werden anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen erläutert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind auf der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Spurstange,

Fig. 2 Belastungsdiagramme: A einer herkömmlichen Spurstange B einer erfindungsgemäßen Spurstange C einer erfindungsgemäßen Spurstange in bevorzugter Ausbildung,

Fig. 3 einen im Maßstab vergrößerten Quer­ schnitt des Sicherungsgliedes nach Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3,

Fig. 5 einen teilweisen Längsschnitt durch ein Sicherungsglied mit Preßsitz oder Reibsitz zwischen dem äußeren und dem inneren Bauteil,

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel mit einem Abscherglied zwischen dem äußeren und dem inneren Bauteil,

Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel mit formschlüs­ siger Verbindung des äußeren und des inneren Bauteils durch Materialverformung,

Fig. 8-13 weitere Ausführungsbeispiele entsprechend Fig. 7, wobei die Fig. 11 einen Quer­ schnitt nach der Linie XI-XI in Fig. 10 darstellt, und

Fig. 14 einen Längsschnitt durch ein Sicherungs­ glied mit einem Schaltelement zur Aus­ lösung eines Signals.

Die Fig. 1 zeigt eine Spurstange in einteiliger gerader Ausbildung, deren Enden mittels Kugelgelenke 1 und 2 mit den Lenkhebeln der lenkbaren Räder eines Kraftfahrzeuges verbindbar sind. Die Länge der Spurstange ist durch ineinandergreifende Bauteile stufenlos einstellbar und im Falle des Beispieles mittels einer verschraubbaren Schelle 3 fixierbar. In herkömmlicher Ausbildung wird eine solche Spurstange so ausgelegt, daß sie bei Überschreitung eines vorbestimmten Belastungswertes in Druckrichtung ausknickt, wie es in dem Diagramm A der Fig. 2 graphisch wiedergegeben ist.

Erfindungsgemäß ist in einem Teilstück der Spurstange entsprechend Fig. 1 ein Sicherungsglied 4 angeord­ net, welches aufgrund seiner baulichen Gestaltung bei Überschreitung eines vorbestimmten Belastungswertes in Zugrichtung und vorteilhaft auch in Druckrichtung reagiert. Dieser Belastungswert sollte niedriger sein als der Wert der Bruchbelastung der Bauteile der Spurstange an sich, wie es sich aus einem Vergleich der Belastungsdiagramme A und B ergibt. Dadurch werden die Bauteile der Spurstange durch das Sicherungsglied 4 gegen Überbeanspruchung geschützt.

Im Beispiel der Fig. 3 und 4 besteht dieses Sicherungsglied 4 aus einem rohrförmigen Außenteil 5 und einem in dieses eingreifenden Innenteil 6. Das äußere Ende des Außenteiles 5 ist als Stulpe 7 ausgebildet, bei der durch längsschlitzartige Ausnehmungen zungenförmige Laschen 7 a gebildet und mit einer 180-Grad-Biegung zurückgebogen sind. Eine Muffe 8 umschließt die Laschen 7 a und ist mit dem einen Ende auf dem Innenteil 6 befestigt, während das andere Ende mit einem Stützring 9 die Laschen 7 miteinander verbindet. Der Ring 9 ist auf dem Außenteil 5 axial gleitend beweglich, so daß das Innenteil 6 mit der Muffe 8 unter Verformung der Laschen 7 axial gegenüber dem Außenteil 5 verschieblich ist, und zwar sowohl in Zugrichtung als auch in Druckrichtung. Der maximale Belastungswert eines solchen in axialer Richtung wirkenden Sicherungsgliedes ist durch den Materialquerschnitt der Laschen, durch die Härte des für diese Laschen verwendeten Werkstoffes und gegebenenfalls auch durch einen Reibsitz des Ringes 9 auf dem Außenumfang des Außenteiles 5 bestimmbar. Bei Überlastung in Zugrichtung wickeln sich die Laschen 7 a gegen den Außenumfang des Innenteiles 6 ab, bis sie schließlich in Strecklage gelangen und eine weitere Längenänderung verhindern, so daß eine Begrenzung der Längenänderung erreicht wird. Bei Überlastung in Druckrichtung wickeln sich die Laschen 7 a stärker auf, bis sich die Laschen 7 im Biegebereich an der Muffe 8 abstützen und so ebenfalls eine Begrenzung der Längenänderung erreicht wird. Dabei können auch Schaltimpulse ausgelöst werden, die dem Führer des Kraftfahrzeuges das Ansprechen des Sicherungsgliedes und damit die eingetretene beschränkte Benutzbarkeit des Kraftfahrzeuges signalisieren.

Bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 5 ist auf einem begrenzten Längenbereich des Innenteiles 6 eine Preßsitzausbildung 10 vorgesehen, die mit einer entsprechenden Ausbildung am Innenumfang des Außenteiles 5 zusammenwirkt. Länge und Oberflächen­ struktur der Preßsitzflächen werden auf den maximalen Belastungswert ausgerichtet, so daß der Preßsitz sich bei Überschreitung dieses Belastungswertes löst. Dargestellt ist eine geriefte oder auch gerändelte Oberfläche am Innenteil und eine partielle Verpressung 11 vorgesehen, durch die die Preßsitz­ verbindung der beiden Teile erreicht wird. Im Anschluß an den Preßsitzbereich 10 ist das Innenteil 6 mit einer längsverlaufend angeordneten Ausnehmung 12 oder mit mehreren auf dem Umfang verteilt angeordneten Ausnehmungen versehen, in die eine Warze 13 oder dergleichen eingreift, welche von außen in das Außenteil 5 gepreßt ist. Nach dem Lösen des Preßsitzes zwischen dem Innenteil 6 und dem Außenteil 5 gleitet diese Warze in der längsverlaufenden Ausnehmung 12, bis sie an deren Endbegrenzung anliegt. Die dadurch bewirkte Begrenzung der Längenänderung der Spurstange beim Ansprechen des Sicherungsgliedes wird bei dem dargestellten Beispiel in Fig. 5 in Zugrichtung erreicht. In gleicher Weise können auch Längenbegrenzungsmarken vorgesehen sein, die in Druckrichtung wirksam sind.

In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem zwischen dem Außenteil 5 und dem Innenteil 6 ein auf Abscherung ausgelegter Sicherungsring 14 angeordnet ist. Dieser Sicherungsring 14 kann aus einer selbsttätig aushärtenden Füllmasse bestehen, die flüssig in eine durch das Außenteil 5 und das Innenteil 6 gebildete Ringnut zwischen beiden Teilen eingebracht wird. Der Scherquerschnitt bei axialer Überlastung kann aufgrund der für den Werkstoff bekannten Daten leicht errechnet werden. Auch bei dieser Anordnung greift eine Warze 13 des Außenteiles in eine längsverlaufende Nut 12 des Innenteiles ein, um dadurch die Begrenzung der Längenänderung der Spurstange beim Abscheren des Ringes 14 zu erreichen.

Die Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein rohrförmiges Außenteil 5 und ein wellenförmiges Innenteil 6 durch spanlose oder spanende Verformungen ineinandergreifen. Gezeigt ist eine radial eingestochene Nut 15 am Umfang des Innenteiles 6, so daß eine von außen in diese Nut 15 eingedrückte Sicke 16 eine formschlüssige Verbindung ergibt, bei der die Winkellagen b der Flanken der Nut 15 zur Bestimmung des maximalen Belastungswertes herangezogen werden können. Bei Überschreitung dieses Belastungswertes gleitet die Sicke 16 unter Verformung des Außenteils 5 aus der Nut 15 heraus, so daß Außenteil und Innenteil axial gegeneinander beweglich sind. Durch eine Warze 15 oder dergleichen im Außenteil, die in eine längsverlaufende Nut 12 des Innenteils eingreift, kann ebenfalls eine axiale Begrenzung dieser Längenänderung erreicht werden. Die axial übertragbaren Belastungen sind Funktionen des Winkels b und der Eigenschaften des Werkstoffes des Außenteiles 5 sowie dessen Bemessung.

Die Fig. 8 und 9 zeigen vergleichbare Ausbildungen wie das Beispiel in Fig. 7, jedoch mit einem anderen Kraftverlauf. Letzterer entspricht bei der Anordnung gemäß Fig. 7 etwa dem Diagramm B in Fig. 2, während der Kraftverlauf bei der Anordnung nach den Fig. 8 und 9 etwa dem Diagramm C in Fig. 2 folgt. Die Verformungen des Außenteiles 5 sind bei den letzteren Beispielen mehr punktförmig ausgebildet, so daß lediglich warzenförmige Vorsprünge am Innenumfang des Außenteiles 5 entweder in die ringsumlaufende Nut 15 bzw. in die längsverlaufend angeordnete Nut 12 des Innenteiles 6 eingreifen. Bei der Ausbildung nach Fig. 8 können Innenteil 6 und Außenteil 5 im Bereich zwischen den Warzen 13 und der Sicke 16 polygonalen Querschnitt aufweisen und radial miteinander verpreßt sein. Demgegenüber zeigt die Fig. 9 ein Beispiel, bei dem die Warzen 13 in eine umlaufende Durchmesserverringerung des Innenteils 6 eingreifen, so daß eine radiale Verformung des Außenteils 5 das Ansprechen des Sicherungsgliedes sowohl in Zugrichtung als auch in Druckrichtung ermöglicht. Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 10 und 11 wird die zur Übertragung einer Axialkraft erforderliche Verbindung zwischen dem Außenteil 5 und dem Innenteil 6 durch Torsionsfederkräfte erreicht. Wahlweise das Innenteil 6 oder das Außenteil 5 sind als Torsionsfeder wirksam. Beide Teile greifen mit einem Vieleckquerschnitt ineinander, der wenigstens in axial begrenzten Bereichen an Bunden 17 des Innenteils ausgebildet ist und in versetzt angeordnete Vielecke am Innenumfang des Außenteiles eingreift. Bei der Montage muß dann eines der beiden Teile gewaltsam verdreht werden, um die Polygone ineinanderzustecken. Durch Materialelastizität wird dann eine Verklemmung erreicht, die bei Überschreitung eines maximalen Belastungwertes axial auseinandergeschoben wird. Die Begrenzung dieser Längenänderung wird ebenfalls durch längsverlaufende Nuten 12 und in diese eingreifende Warzen 13 oder dergleichen erreicht. Anstelle längsverlaufender Nuten 12 kann bei diesem und auch bei den zuvor erläuterten Ausführungsbeispielen eine Durchmesser­ verringerung vorgesehen sein, in die anstelle von Warzen ringsumlaufende Sicken des Außenteiles eingreifen.

Im Beispiel der Fig. 12 wird die axial form­ schlüssige Verbindung durch ein oder mehrere Federelemente 18 erreicht, die entweder am Innen­ umfang des Außenteiles 5 oder am Außenumfang des Innenteiles 6 angeordnet sind.

In der Fig. 13 ist eine Kombination der Ausbildung nach den Fig. 8 und 9 mit einer Ausbildung nach Fig. 12 beschrieben. Ein axial formschlüssiger Eingriff einer Sicke 16 in eine umlaufende Nut 15 des Innenteiles 6 ist versetzt zu einer formschlüssigen Verbindung des Außenteiles 5 mit dem Innenteil 6 durch Federelement 18 angeordnet, deren Wirkung zu Fig. 12 erläutert wurde. Eine von außen in das Außenteil eingedrückte Sicke 16 greift in einen Bereich verringerten Durchmessers ein, so daß die Axialbewegung in Druckrichtung des Innenteiles 6 gegenüber dem Außenteil 5 durch die Länge dieses Bereiches mit verringertem Durchmesser begrenzt ist. Die Längenänderung in Zugrichtung ist durch umlaufende Nut 17 begrenzt.

In der Fig. 14 ist schließlich ein Beispiel dargestellt, bei dem zusätzlich zu den Mitteln zur formschlüssigen Verbindung des Innenteiles 6 und des Außenteiles 5 durch eine ringsumlaufende Nut 15 am Umfang des Innenteiles und eine von außen eingeprägte Sicke 16 des Außenteiles ein Kontakt zur Auslösung eines Signals vorgesehen ist, der das Ansprechen des Sicherungsgliedes in irgendeiner Weise dem Fahrzeugführer signalisiert. Dargestellt ist ein Kontaktkörper 19 in einer Leitung 20, der bei axialer Längenänderung der Spurstange zerrissen wird, so daß die Leitung 20 unterbrochen wird. Dieser Kontaktkörper 19 kann aber auch so ausgelegt sein, daß er in Druckrichtung, zum Beispiel durch Veränderung seines Widerstandes, ein Signal auslöst, welches für den Fahrzeugführer wahrnehmbar übertragen wird. Ein Signalgeber nach diesem Ausführungsbeispiel kann mit seinen Gehäuseteilen 21 und 22 einerseits auf dem Außenteil 5 und andererseits auf dem Innenteil 6 befestigt, zum Beispiel geklebt, werden.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 5, 6, 7, 10, 12 und 14 ist zur Längenänderung der Spurstange im wesentlichen nur ein geringer Widerstand zu überwinden, so daß diese Vorrichtungen nur wenig Überlastkräfte durch Verformungsarbeit verzehren. Anders verhält sich eine Anordnung nach dem Beispiel der Fig. 3 und 4 sowie 8, 9 und 13. Hiernach sind zur Längenänderung der Spurstange erhebliche Kräfte erforderlich, so daß ein entsprechend erheblicher Anteil der Überlastkräfte durch Verformungsarbeit vernichtet wird. Während Ausführungen nach den Beispielen der Fig. 5, 6, 7, 10, 12 und 14 sich etwa nach dem Diagramm B der Fig. 2 verhalten, ist das Ausführungsbeispiel in den Fig. 3 und 4 sowie 8, 9 und 13 nach dem Diagramm C der Fig. 2 wirksam. Es zeigt deutlich die Vernichtung eines erheblichen Teils der Überlastenergie durch Verformungsarbeit in dem Sicherungsglied 4.

Bezugszeichenliste:

 1 Kugelgelenk
 2 Kugelgelenk
 3 Schelle
 4 Sicherungsglied
 5 Außenteil
 6 Innenteil
 7 Stulpe
 7 a Lasche
 8 Muffe
 9 Ring
10 Preßsitz
11 Verpressung
12 Ausnehmung
13 Warze
14 Sicherungsring
15 Nut
16 Sicke
17 Bund
18 Federelement
19 Kontaktkörper
20 Leitung
21 Gehäuseteil
22 Gehäuseteil

Claims (10)

1. Spurstange oder dergleichen Strebe für Kraftfahr­ zeuge, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein in Längsrichtung der Spurstange wirksames Sicherungs­ glied (4) aufweist, welches bei Überschreitung eines definierten, axial wirksamen Belastungswertes an­ spricht.

2. Spurstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungsglied (4) einen rohrförmigen Außenteil (5) und einen in diesen koaxial eingreifenden Innenteil (6) aufweist, die beide mit radial gerichteten Verformungen axial formschlüssig miteinander verbunden sind, wobei die axiale Belastbarkeit dieser Verbindung auf den definierten Belastungswert ausgelegt ist und diese Verformungen bei Überschreitung des definierten Belastungswertes die axial formschlüssige Verbindung unterbrechen.

3. Spurstange nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungsglied (4) bei Überschreitung des defi­ nierten, in axialer Richtung wirksamen Belastungs­ wertes in seiner Länge begrenzt veränderbar ist.

4. Spurstange nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungsglied (4) Elemente aufweist, deren Widerstand bei der Längenänderung zu überwinden ist.

5. Spurstange nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungsglied (4) in Zugrichtung wirksam ist und am Ende der definierten Längenänderung Belastungen in unbegrenzter Höhe überträgt.

6. Spurstange nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungsglied (4) eine auf den definierten Belastungswert abgestimmte Auslösesicherung und verformbare Elemente aufweist, zu deren Verformung Überlastkräfte unterhalb des definierten Belastungswertes ausreichen.

7. Spurstange nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenteil (5) innen und das Innenteil (6) außen umlaufende Ausnehmungen aufweist, die einen Sicherungsring (14) einschließen.

8. Spurstange nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenteil (5) mit wenigstens einer von außen eingedrückten Sicke (16) in eine umlaufende Nut (15) am Umfang des Innenteils (6) eingreift.

9. Spurstange nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Vorsprung (13) am Umfang des einen Teils (5) in einer Ausnehmung (12) am anderen Teil (6) axial begrenzt beweglich ist.

10. Spurstange nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaltglied zur Auslösung eines Signals bei axialer Verschiebung des einen Teils (6) gegenüber dem anderen Teil (5) vorgesehen ist.