DE4413636A1 - Druckstrebe - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Druckstrebe, insbesondere
eine Lenkerstrebe bei einem Kraftfahrzeug, nach der im
Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Bei auf Zug und Druck beanspruchten Streben tritt oft,
insbesondere im Fahrzeugbau, das Problem auf, daß sie
im Falle des Versagens, beispielsweise bei einem Un
fall, nicht brechen dürfen. Diese Forderung kann bei
spielsweise aus Beweisgründen für eine Unfallursache
gestellt werden.
Bei in bekannten Fahrzeugachsen eingebauten Streben
wird diese Forderung weitgehend durch den Einsatz von
Blech- und Schmiedeteilen erfüllt. Diese Forderung
stellt jedoch eine Einschränkung für die Verwendung
von preiswerten Werkstoffen mit geringer Dehnung für
die Streben dar.
Da die bekannten Streben aus dem vorstehend genannten
Grund meistens als Stahlschmiedeteile oder Aluminium
schmiedeteile ausgebildet sind, sind die Herstellungs
kosten für derartige Streben relativ hoch.
In der Zeitschrift VDI-Z 130, 1988, Nr. 3, März, Seite
77/78, ist eine Druckstrebe für das Fahrwerk eines
Personenkraftwagens beschrieben, die in drei Ebenen
gekrümmt ist und wechselnde Querschnitte aufweist. Die
wechselnden Querschnitte werden aufgrund unterschied
licher Knickbelastungen längs der Strebe vorgesehen.
Auf die Verhältnisse in der Strebe während eines
Knickvorganges geht der genannte Artikel jedoch nicht
ein. Vielmehr befaßt er sich nur mit der Gestaltung
des Lenkerprofiles bis zum Erreichen der maximalen
Knicklast. Als Werkstoff wird hierbei ein Stahl C 45
mod. verwendet.
Eine weitere Strebe ist aus der DE 28 45 345 bekannt.
Hierbei wird nur durch eine Kerbe bzw. eine vorgesehe
ne Krümmung diejenige Stelle definiert, an der im Be
lastungsfall das Ausknicken stattfinden soll. Um ihre
Aufgabe erfüllen zu können, ist die Kerbe quer zur
Knickrichtung der Strebe angeordnet. Hierdurch wird
die Knickrichtung der Strebe genau definiert. Somit
wird aus dem Knickfall ein Biegefall.
Die aus der US 5 062 656 bekannte Strebe zeigt einen
ähnlichen Aufbau wie die bereits im Zusammenhang mit
der DE 28 45 345 beschriebene Strebe.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu
grunde, eine Druckstrebe vorzusehen, die bei einer Be
lastung auf Knickung eine große Verformung ohne Bruch
zuläßt und die aus einem kostengünstigen Werkstoff
hergestellt werden kann, selbst wenn dieser nur eine
geringe Dehnung aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn
zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale ge
löst.
Durch die Veränderung des Querschnitts des Profiles
während eines Knickvorganges können die auftretenden
Spannungen innerhalb des Werkstoffes wesentlich redu
ziert werden, so daß die Spannungen die Zugfestigkeit
des Werkstoffes nicht überschreiten und ein Brechen
der Druckstrebe aufgrund zu hoher Spannungen im Werk
stoff vermieden wird.
Durch die Reduzierung des Biegewiderstandsmomentes des
Profiles wird eine Zerstörung der Druckstrebe aufgrund
zu hoher Biegespannungen im Werkstoff vermieden.
Nachfolgend ist anhand der Zeichnung ein Ausführungs
beispiel der Erfindung prinzipmäßig beschrieben.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen
Druckstrebe in unverformtem Zustand,
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II von
Fig. 1,
Fig. 3 eine Seitenansicht der Druckstrebe in ver
formtem Zustand, und
Fig. 4 einen weiteren Schnitt entlang der Linie
II-II von Fig. 1 in vergrößerter Darstellung,
wobei der Querschnitt der Druckstrebe in ver
formtem und unverformtem Zustand dargestellt
ist.
Bezugnehmend auf Fig. 1 ist die Seitenansicht einer
unverformten Druckstrebe dargestellt. Die Druckstrebe
weist in unverformtem Zustand einen Lagerabstand a
auf, sowie eine Höhe h. Wird die Druckstrebe 1 bela
stet, so werden Kräfte F in Pfeilrichtung in die
Druckstrebe 1 eingeleitet.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie II-II von
Fig. 1, woraus die Querschnittsfläche der Druckstrebe
1 ersichtlich ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
weist die Druckstrebe 1 einen U-förmigen Querschnitt
auf, es sind jedoch auch andere Querschnitte, bei
spielsweise in H-Form oder V-Form, möglich.
Durch den Punkt S ist die neutrale Faser des Profiles
verdeutlicht. Die neutrale Faser S gibt hierbei eine
Linie an, auf der, bei einer Biegung der Druckstrebe
1, weder Zug- noch Druckspannungen im Werkstoff auf
treten. Diese Linie verläuft in Längsrichtung der
Druckstrebe 1 durch deren Schwerpunkt.
Die Maße e1 und e2 geben den sogenannten Randfaserab
stand an, also den maximalen Abstand der äußersten Be
reiche der Querschnittsfläche der Druckstrebe 1 von
der neutralen Faser S.
Bezugnehmend auf Fig. 3 ist eine Seitenansicht der er
findungsgemäßen Druckstrebe in verbogenem Zustand dar
gestellt. Die Verbiegung der Druckstrebe 1 resultiert
aus einem Überschreiten der zulässigen Knicklast. Der
in Zusammenhang mit der Fig. 1 beschriebene Abstand
der Lagerpunkte a hat sich nach dem Verbiegen auf ei
nen Abstand av verringert.
Bei einem derartigen Biegevorgang hat sich jedoch auch
das Widerstandsmoment der Querschnittsfläche der
Druckstrebe 1 verändert, wie in Fig. 4 dargestellt
ist. Hierbei ist strichliniert der Ausgangszustand der
Querschnittsfläche dargestellt, wie er bereits in Zu
sammenhang mit der Fig. 2 beschrieben wurde.
Die durchgezogene Linie zeigt die neue Querschnitts
form der Druckstrebe 1 nach dem Knick- bzw. Biegevor
gang. Die neue Profilform weist eine neue neutrale Fa
ser Sk auf, sowie neue Randfaserabstände e1k und e2k.
Durch die Verformung des Querschnittes der Druckstrebe
1 haben sich die Randfaserabstände erheblich verklei
nert.
Da die Spannungen innerhalb des Werkstoffes jedoch mit
der Verringerung der Randfaserabstände abnehmen, wird
durch die Verformung der Druckstrebe 1 eine Reduzie
rung der im Werkstoff auftretenden Spannungen er
reicht. Die Spannungen werden hierbei derart redu
ziert, daß auch preiswerte Werkstoffe mit geringer
Dehnung für die Herstellung von Druckstreben verwendet
werden können.
Hervorgerufen wird die definierte Änderung des Quer
schnittes durch eine Kerbe 2 im Steg 3 der Druckstrebe
1. Die Kerbe 2 verläuft längs der Druckstrebe 1. Auf
grund der Kerbe 2, die eine Reduzierung der Quer
schnittsfläche des Profiles im Mittelbereich des Ste
ges 3 bewirkt, entsteht eine Gelenk- bzw. Scharnier
funktion längs der Druckstrebe 1, so daß die Schenkel
4 der Druckstrebe 1 ihre Lage verändern, wenn die
Druckstrebe 1 auf Knickung über ein bestimmtes Kraft
niveau hinaus belastet wird, und hierdurch günstigere
Randfaserabstände e1k und e2k entstehen. Die Schenkel
4 der Druckstrebe 1 sind hierbei in Richtung der Bie
geachse bewegbar.
Bei der Verformung der Druckstrebe 1 verschiebt sich
auch der Schwerpunkt und somit auch die neutrale Faser
S, aus der ein neuer Schwerpunkt und eine neue neutra
le Faser Sk wird.
Anstatt mit einer Kerbe 2 kann die Querschnittsverrin
gerung im Bereich des Steges 3 der Druckstrebe 1 auch
auf andere Art und Weise, beispielsweise durch eine
Aushöhlung, erzielt werden. Wichtig ist lediglich, daß
die Querschnittsfläche an einer bestimmten Stelle ver
ringert ist, so daß eine definierte Verformung der
Querschnittsfläche möglich ist.
Die Druckstrebe 1 muß stets so ausgeführt sein, daß
die sie nicht bereits vor einem eventuellen Unfall
bricht und der Fahrzeuglenker behaupten kann, daß es
aufgrund der gebrochenen Druckstrebe 1 überhaupt erst
zu dem Unfall kam.
Die Druckstrebe 1 soll jedoch nicht nur bei einem Un
fall ausknicken bzw. sich verformen, sondern bei jeder
übermäßig starken Belastung der Druckstrebe 1. Hierbei
soll es jedoch nicht zu einem Bruch der Druckstrebe 1
kommen, vielmehr soll sich diese lediglich verformen.
Dadurch, daß nunmehr auch preiswertere Werkstoffe, al
so Werkstoffe mit einer geringeren Dehnung, für die
Herstellung der Druckstrebe 1 verwendet werden können,
können auch preiswertere Herstellungsverfahren einge
setzt werden, da die Herstellung der Druckstrebe 1 we
niger aufwendig ist.
Claims (8)
1. Druckstrebe, insbesondere Lenkerstrebe bei einem
Kraftfahrzeug, mit einem Profil, das bei Knicklast
eine große Verformung ohne Bruch zulassen soll,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Profil während eines Knickvorganges einen ver
änderlichen Querschnitt dergestalt erhält, daß das
Biegewiderstandsmoment reduziert wird.
2. Druckstrebe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Randfaserabstände (e1, e2) des Profiles zur neu
tralen Faser (S) reduzierbar sind.
3. Druckstrebe nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Profil zwei seitliche Schenkel (4) aufweist, die
durch einen Steg (3) miteinander verbunden sind,
wobei der Steg (3) nach Art eines Gelenkes oder
Scharnieres bei Knicklast reagiert, wobei die bei
den Schenkel (4) in Richtung der Biegeachse beweg
bar sind.
4. Druckstrebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Profil wenigstens annähernd als U-Profil ausge
bildet ist.
5. Druckstrebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Profil wenigstens annähernd als V-Profil ausge
bildet ist.
6. Druckstrebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Profil wenigstens annähernd als H-Profil ausge
bildet ist.
7. Druckstrebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Gelenk- oder Scharnierfunktion durch eine Quer
schnittsreduzierung des Steges (3) der Druckstrebe
(1) erreichbar ist.
8. Druckstrebe nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Querschnittsreduzierung als Kerbe (2), Aushöh
lung oder dergleichen im mittleren Bereich des Ste
ges (3) der Druckstrebe (1) ausgebildet ist.
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1994
- 1994-04-20 DE DE4413636A patent/DE4413636C2/de not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-03-29 IT IT95RM000201A patent/IT1276504B1/it active IP Right Grant
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Also Published As
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ITRM950201A1 (it) | 1996-09-29 |
DE4413636C2 (de) | 1997-07-31 |
ITRM950201A0 (it) | 1995-03-29 |
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Owner name: DAIMLER-BENZ AKTIENGESELLSCHAFT, 70567 STUTTGART, |
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