DE10054692A1

DE10054692A1 - Verbundlenkerachse

Info

Publication number: DE10054692A1
Application number: DE2000154692
Authority: DE
Inventors: Dieter Etzold; Georg Wecker
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2000-11-03
Filing date: 2000-11-03
Publication date: 2002-05-16
Anticipated expiration: 2020-11-04
Also published as: DE10054692B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbundlenkerachse für Kraftfahrzeuge. Diese weist zwei durch einen Querträger 4 verbundene Längslenker 2, 3 auf. Der Querträger 4 ist aus zwei ineinander liegenden Schalen 5, 6 zusammengesetzt, die über Längsschweißnähte 7, 8 miteinander verbunden sind. Der Querträger 4 besitzt einen im wesentlichen V-förmigen Querschnitt. Die Wanddicken S1, S2 der beiden Schalen 5, 6 können voneinander verschieden sein.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbundlenkerachse für Kraftfahrzeuge, welche zwei durch einen Querträger verbundene Längslenker umfasst.

Verbundlenkerachsen kombinieren die Vorteile eines einfachen Aufbaus bei geringem Raumbedarf und guten kinematischen Eigenschaften. Der die bei den Längslenker verbindende Querträger wirkt als Torsionsstab, so dass sich bei gleichzeitigem Einfedern eine Längslenkercharakteristik und bei wechselseitigem Einfedern eine Schräglenkercharakteristik ergibt.

Es sind diverse Vorschläge bekannt, wie der Querträger einer Verbund lenkerachse ausgestaltet sein soll, um diesen auf der einen Seite biegesteif, auf der anderen Seite aber auch ausreichend torsionsweich zu gestalten. Aus der DE 44 16 725 A1 geht beispielsweise eine Verbundlenkerachse hervor mit zwei radtragenden elastisch am Aufbau angelenkten und starren Längslenkern, die durch einen biegesteifen, aber torsionsweichen Querträ ger miteinander verschweißt sind. Der Querträger besteht über die gesamte Länge aus einem Rohrprofil, das an beiden Enden einen torsionssteifen Querschnitt und im mittleren Bereich einen torsionsweichen U-, V-, L-, X- oder ähnlichen Querschnitt mit mindestens einem doppelwandigen Profil schenkel aufweist.

Im Umfang der FR 2 654 987 A1 ist eine Verbundlenkerachse bekannt, die ebenfalls einen im Querschnitt V-förmigen Querträger aufweist. Der Querträ ger ist über U-förmige Übergangsstücke mit den Längslenkern verschweißt.

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.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbundlenkerachse unter Gewährleistung einer hohen Leistungsfähigkeit im Gewicht zu reduzie ren und effizienter zu gestalten.

Kernpunkt der Erfindung bildet die Maßnahme, dass der Querträger aus zwei ineinander liegenden Schalen zusammengesetzt ist, welche über Längsschweißnähte miteinander verbunden sind. Die beiden Schalen sind vorzugsweise als Pressschalen aus Stahlblech ausgeführt und können un terschiedlichster Form sein. Folglich können sich auch grundsätzlich unter schiedliche Positionen der Schweißnähte ergeben. Die Konfiguration der Schalen ist in erster Linie abhängig vom auszurüstenden Fahrzeugtyp, ins besondere dessen Gewicht und Motorisierung und des sich hieraus erge benden gewünschten Steifigkeitsverhalten der Verbundlenkerachse.

Durch eine Variation der beiden Schalen in ihrer Form kann die von den bei den Schalen eingeschlossene Fläche bestimmt werden. Auf diese Weise ist eine Einstellung der Roll- bzw. Torsionssteifigkeit des Querträgers möglich. Durch die Veränderung der eingeschlossenen Fläche kann je nach ge wünschtem Fahrverhalten die Rollsteifigkeit des Fahrwerks eingestellt werden. Auf diese Weise ist es möglich, ohne das Gewicht der Verbundlenker achse zu erhöhen, die Rollsteifigkeit in dem kraftfahrzeugtypischen Maße zu bestimmen. Es wird ein effizienter, sehr torsionssteifer, aber leichter Quer träger geschaffen.

Nach den Merkmalen des Anspruchs 2 weist der Querträger mindestens über dem überwiegenden Teil seiner Länge einen im wesentlichen V- oder U-förmigen Querschnitt auf. Diese Querschnittskonfiguration gewährleistet sehr gute kinematische Fahreigenschaften bei fahrzeuggerechter Tragfähig keit und Torsionssteifigkeit.

Eine vorteilhafte Weiterbindung des grundsätzlichen Erfindungsgedankens besteht in einer Verbundlenkerachse gemäß Anspruch 3. Danach sind die Wanddicken der 1. oberen bzw. äußeren Schale und der 2. unteren bzw. inneren Schale voneinander verschieden. Die Wanddicken können den je weiligen Bauteilanforderungen und der auftretenden Spannungszuständen gerecht bestimmt werden. Auch über die Wanddicken kann eine auf den je weiligen Kraftfahrzeugtyp abgestimmte Rollsteifigkeit eingestellt werden. Die Auswahl unterschiedlicher Wanddicken gewährleistet eine optimale Mate rialausnutzung und führt gegenüber bekannten Querträgern zu einer weite ren Gewichtsersparnis. Damit ist eine noch größere Variantenkombination hinsichtlich der kundenspezifischen Wünsche der Fahreigenschaften des Kraftfahrzeugs gegeben.

Grundsätzlich ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, die einzelnen Schalen aus unterschiedlichen Werkstoffen, insbesondere verschiedenen Stählen mit unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften, zu fertigen.

Nach den Merkmalen von Anspruch 4 ist jeder Längslenker aus einer Unter schale und einer Oberschale gebildet. Hiermit verbindet sich der Vorteil, dass der Querträger nicht an die Form der Längslenker angepasst werden muss, da er zwischen der Oberschale und der Unterschale formschlüssig aufgenommen wird. In den Übergängen des Querträgers zu den Längslenkern werden die beiden Profile miteinander verschweißt. Hierzu sind an den Längslenkern Aufnahmen für die Enden des Querträgers ausgebildet (An spruch 5).

Die Schalenbauweise der Längslenker ermöglicht homogene Übergänge sowohl zum Querträger als auch zur Karosserieanbindung und den Radla gern. Zusätzliche Versteifungsbleche sind nicht erforderlich. Dies bedeutet einen günstigeren Aufbau im Vergleich zu herkömmlichen Rohrlängslenkern mit Versteifungsblechen. Daraus ergibt sich eine Reduzierung der Einzelteile sowie der Schweißnähte. Dies hat fertigungstechnische Vorteile und führt zu einer weiteren Gewichtsreduzierung.

Gemäß der vorteilhaften Ausgestaltung von Anspruch 6 greifen die Aufnah men an der Unterschale mit zungenförmigen Übergangsabschnitten in die Enden des Querträgers. Die Übergangsabschnitte bilden die Verlängerung der Unterschale zum Querträger hin, wodurch harmonische Übergänge ge währleistet sind. Durch diese Variante werden separate Übergangsbleche und die zu deren Festlegung erforderlichen Schweißnähte eingespart.

Die erfindungsgemäße Verbundlenkerachse zeichnet sich durch ihre leichte Bauart aus sowie ihre Effizienz hinsichtlich der Anpassung an verschiedene Kraftfahrzeugtypen und dem damit geforderten Steifigkeitsverhalten. Den Verbundlenkerachsen kann durch Abstimmung der Querschnittsflächen des Querträgers, der Wanddicken und gegebenenfalls auch des Werkstoffs der Schalen von Querträger und Längslenkern ein auf den jeweiligen Kraftfahr zeugtyp abgestimmtes Steifigkeitsverhalten gegeben werden.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher be schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Verbundlenkerachse in der Ansicht;

Fig. 2 einen vertikalen Querschnitt durch den Querträger der Verbundlenkerachse;

Fig. 3 einen Ausschnitt des Querträgers in perspektivischer Ansicht;

Fig. 4 ebenfalls in perspektivischer Darstellungsweise den Übergangsbereich eines Querträgers zum Längslenker und

Fig. 5 eine Seitenansicht auf die Darstellung der Fig. 4 gemäß dem Pfeil V.

In der Fig. 1 ist mit 1 eine Verbundlenkerachse für ein Kraftfahrzeug be zeichnet. Die Verbundlenkerachse 1 umfasst im wesentlichen zwei radfüh rende Längslenker 2, 3 und einen die beiden Längslenker 2, 3 verbindenden Querträger 4.

Anhand der Fig. 2 erkennt man, dass der Querträger 4 aus einer 1. oberen Schale 5 und einer 2. unteren Schale 6 gebildet ist. Die beiden Schalen 5, 6 liegen ineinander und sind über Längsschweißnähte 7, 8 miteinander ver bunden (siehe hierzu auch Fig. 3).

Bei den beiden Schalen 5, 6 handelt es sich um Pressteile aus Stahlblech. Sie weisen im wesentlichen einen V-förmigen Querschnitt auf. Die untere Schale 6 besitzt an ihren Seitenschenkeln 9 gerundet umgebogene Endab schnitte 10. An den Endschenkeln 10 ist die obere Schale 5 mit ihren Sei tenschenkeln 11 angesetzt und hier verschweißt. Die Längsschweißnähte 7, 8 werden prozessautomatisiert mit Schweißautomaten hergestellt.

Durch eine Abstimmung in der Querschnittskonfiguration der beiden Schalen 5, 6 kann die von diesen eingeschlossene Fläche A bestimmt werden. Hier durch ist eine Einstellung der Roll- bzw. Torsionssteifigkeit des Querträgers 4 möglich. In Strichlinienführung ist in der Fig. 2 eine untere Schale 6' ange deutet, welche einen etwa U-förmigen halbrunden Querschnitt besitzt. Hier durch wird die von der oberen Schale 5 und der unteren Schale 6' einge schlossene Fläche A' vergrößert. Damit steigt die Torsions- und Rollsteifig keit des Querträgers 4.

Die Wanddicken S1, S2 der Schale 5 und der Schale 6 bzw. 6' können von einander verschieden sein. Die einzelnen Wanddicken S1, S2 sind auf die jeweiligen Bauteilanforderungen und die im Betrieb auftretenden Span nungszustände abstimmbar. Diese Maßnahme trägt auch zu einer gewichts optimierten Bauweise der erfindungsgemäßen Verbundlenkerachse 1 bei.

An den Längslenkern 2, 3 sind Aufnahmen 12 ausgebildet, in welche der Querträger 4 mit seinen Enden 13 eingeführt und hier festgelegt ist. Die Festlegung erfolgt durch Schweißnähte 14. Anhand der Fig. 4 und 5 er kennt man, dass jeder Längslenker 2 bzw. 3 aus einer Unterschale 15 und einer Oberschale 16 gebildet ist. Hierbei handelt es sich ebenfalls um Pressteile aus Stahlblech. Die Aufnahmen 12 nehmen die Enden 13 des Querträgers 4 formschlüssig auf. Hierbei greifen an der Unterschale 15 aus gebildete zungenförmige Übergangsabschnitte 17 von unten in das jeweilige Ende 13 (siehe Fig. 5). Dies führt zu harmonischen Übergängen und erhöht die Torsionssteifigkeit des Querträgers 4 in den Enden 13.

Bezugszeichenliste

1

Verbundlenkerachse

2

Längslenker

3

Längslenker

4

Querträger

5

obere Schale

6

untere Schale

6

' untere Schale

7

Schweißnaht

8

Schweißnaht

9

Seitenschenkel

10

Endabschnitt

11

Seitenschenkel

12

Aufnahme

13

Ende v.

4

14

Schweißnaht

15

Unterschale

16

Oberschale

17

Übergangsabschnitt
A Fläche
A' Fläche
S1 Wanddicke
S2 Wanddicke

Claims

1. Verbundlenkerachse für Kraftfahrzeuge, welche zwei durch einen Querträ ger (4) verbundene Längslenker (2, 3) umfasst, dadurch gekenn zeichnet, dass der Querträger (4) aus zwei ineinander liegenden Schalen (5, 6) zusammengesetzt ist, welche über Längsschweißnähte (7, 8) miteinander verbunden sind.

2. Verbundlenkerachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass der Querträger (4) zumindest auf dem überwiegenden Teil seiner Länge einen im wesentlichen V- oder U-förmigen Querschnitt besitzt.

3. Verbundlenkerachse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die Wanddicken (S1, S2) der 1. Schale (5) und der 2. Schale (6) voneinander verschieden sind.

4. Verbundlenkerachse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, dass jeder Längslenker (2, 3) aus einer Unterschale (15) und einer Oberschale (16) gebildet ist.

5. Verbundlenkerachse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, dass an den Längslenkern (2, 3) Aufnahmen (12) für die Enden (13) des Querträgers (4) ausgebildet sind.

6. Verbundlenkerachse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, dass die Aufnahmen (12) an der Unterschale (15) mit zungenförmigen Übergangsabschnitten (17) in die Enden (13) des Querträgers (4) greifen.