DE102005000902A1

DE102005000902A1 - Vierpunktlenker zur Anbindung einer Starrachse an den Rahmen eines Nutzfahrzeuges

Info

Publication number: DE102005000902A1
Application number: DE200510000902
Authority: DE
Inventors: Horst Dresig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-01-07
Filing date: 2005-01-07
Publication date: 2006-07-20

Abstract

Vierpunktlenker zur Anbindung einer Starrachse an den Rahmen eines Nutzfahrzeuges, wobei der Vierpunktlenker in der Draufsicht X-förmig ausgebildet ist und vier Lageraugen für die Anlenkung aufweist, von denen zwei Anlenkstellen mit der Starrachse und zwei mit dem Rahmen verbunden sind und die Wirkung des Vierpunktlenkers alleine betrachtet eine Querführungsfunktion und gegen Wankbewegungen eine Stabilisierungsfunktion und in Wirkverbindung mit Längslenkern betrachtet eine Längsführungsfunktion der Achse hat, dadurch gekennzeichnet, dass der Vierpunktlenker (100) aus einem gebauten, aus mehreren vorgefertigten Teilen (11, 12, 13, 14, 31, 32, 33, 41, 42, 43, 44, 51, 52, 53, 54, 61, 62, 63, 64, 65) zusammengeschweißten offenen Bauteil (10, 30, 40, 50, 60) besteht, an dessen vier Armen außen Lageraugen (15, 35, 45, 55, 66) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Vierpunktlenker zur Anbindung einer Starrachse an dem Rahmen eines Nutzfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein Vierpunktlenker dieser Art ist aus der EP 0 776 275 B1 bekannt. Der patentierte Vierpunktlenker ist ein verwindbares Kreuz mit definierter Verwindungskennlinie, an dem vier Lageraugen an den Enden des Kreuzes für die Anbindung an der Achse und dem Fahrzeugaufbau vorgesehen sind.

Eine kreuzförmige Form des Vierpunktlenkers ist in 5 gezeigt. Der Querschnitt des Vierpunktlenkers in der genannten Figur entspricht etwa einem Doppel-T-Querschnitt mit sich verändernder Ober- und Untergurtbreite. Wie weiterhin aus der Figur erkennbar ist, ist der Vierpunktlenker ein Gußteil. Die Ausführung wäre aber auch als Schweißteil denkbar.

Eine weitere kreuzförmige Ausführung ist in 7 der genannten EP-Patentschrift gezeigt. Die kreuzförmig angeordneten Streben werden durch weitere Träger, die in einem Viereck angeordnet sind, versteift. Diese Ausführung eignet sich weniger zum Unterdrücken von Wankbewegungen des Fahrzeuges.

In der genannten EP-Patentschrift sind weitere Ausführungsbeispiele aufgezeigt. Beispielhaft wird die in 8 dargestellte Lösung herangezogen. Bei dieser Ausführung werden zwei (Guss-) Halbschalen zu einem Hohlkörper zusammengefügt. Der Nachteil dieser Ausführung ist, dass die Wandungen zwischen den Trägern aus ihrer Lage ausweichen können, was dann zur Zerstörung des Vierpunktlenkers führen kann. Wenn man die Wandungen dicker machen würde, wäre ein Gewichtsvorteil nicht mehr vorhanden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen leichten Vierpunktlenker, der auch hohe Kräfte aufnehmen kann und für unterschiedliche Belastungsansprüche und Abmessungen leicht modifiziert werden kann, darzustellen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Dadurch, dass der Vierpunktlenker aus einem gebauten, in der Draufsicht X-förmigen offenen Bauteil besteht, kann man eine Formgebung wählen, die zur Aufnahme von zu übertragenden Kräften optimal gestaltet werden kann.

Deshalb hat das X-förmige offene Bauteil, an dessen Enden insgesamt vier Lageraugen sind, in der Draufsicht von den Lageraugen beginnend zur Mitte des Bauteils hin veränderliche Breite. Dadurch kann eine belastungsoptimierte Gestaltung durchgeführt werden.

An besonders hochbelasteten Lagerstellen, wie es beispielsweise die Anlenkstellen mit der Starrachse sein können, ist es vorteilhaft, wenn der Querschnitt des X-förmigen offenen Bauteils kurz vor der Schweißnaht zu dem jeweiligen Lagerauge hin erweitert ist. Dadurch erhält man eine etwas größere Schweißnahtlänge und verbesserte Kraftübertragung.

Analog gilt für die Ausgestaltung der möglicherweise geschmiedeten Lageraugen, dass hier die Querschnittsführung so gewählt sein kann, daß sich zum Zusammenschweißen mit dem X-förmigen offenen Bauteil optimierte Schweißverbindungen ergeben.

Die Beanspruchung des Vierpunktlenkers durch Kräfte aus der Fahrdynamik des Fahrzeuges ist sehr hoch, da der Vierpunktlenker einer zusammengesetzten wechselnden Beanspruchung unterliegt.

Der Vierpunktlenker muß unter anderem die aus Bremsmomenten resultierenden Abstützkräfte und Kräfte aus der Längsführungsbeanspruchung aufnehmen.

Weiterhin hat er die Aufgabe, die Kräfte aus seiner Querführungsfunktion von Fahrzeug und Achse aufzunehmen.

Weiterhin müssen, gerade beispielsweise bei einem Lkw, bei dem der Gesamtschwerpunkt recht hoch liegen kann, Wankbewegungen des Fahrzeuges abgebaut bzw. es muss den Wankbewegungen entgegengewirkt werden. In diesem Fall wird der Vierpunktlenker mit einem Torsionsmoment beaufschlagt.

Die drei genannten Beanspruchungen treten sehr oft kombiniert auf.

Hinzu kommt, dass die Kräfte dynamisch sind und sich häufig alle addieren.

Die Formgebung und die Freiheitsgrade für die Formgebung des Vierpunktlenkers sind entscheidend darüber, ob der Vierpunktlenker geeignet ist oder nicht.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass insbesondere bei Nutzfahrzeugen jedes Bauteil, das nicht optimal gestaltet ist, einen Verlust an zulässigem Beladungsgewicht bedeutet und damit das Fahrzeug in seiner Wettbewerbsfähigkeit am Markt behindert und einschränkt.

Auch aus diesem Grund kann eine teuere Lösung, wenn sie leichter baut, die bessere Lösung sein.

Vorzugsweise ist das X-förmige offene Bauteil aus vorgefertigten gedrückten oder ebenen Blechteilen zusammengeschweißt.

Das X-förmige offene Bauteil besteht aus einer Deck- und Bodenplatte bzw. einer Mittelplatte, die eben sind und aus den entprechend geformten Stegen. Die genannten Teile können jeweils ein- oder mehrteilig sein.

Die Formgebung von Deck- und Bodenplatte bzw. Mittelplatte hat beispielsweise den Sinn, dass eine definierte Kraftaufnahme möglich ist, ein Ausknicken oder Ausbeulen, wie dies bei ebenen Platten möglich wäre, nicht erfolgen kann und die Auslastung des Materials homogen erfolgt.

Vorzugsweise sind die Lageraugen an den Enden des X-förmigen offenen Bauteils angeschweißt. Zur weiteren Gewichtseinsparung können die Lageraugen exzentrisch ausgebildet sein, wobei dann die dickere Seite der Lageraugen Schweißseite ist.

Das Material des X-förmigen offenen Bauteils und gegebenenfalls auch der Lageraugen ist ein legiertes Stahlhalbzeug, das auch schweissfähig ist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.
Es zeigen:
1 einen Vierpunktlenker in offener Blechausführung (10)
2 eine Explosionszeichnung des Teiles 1
3 einen Vierpunktlenker in einer weiteren offenen Blechausführung (30)
4 einen Vierpunktlenker in einer weiteren offenen Blechausführung (40)
5 einen Vierpunktlenker in einer weiteren offenen Blechausführung (50)
6 einen Vierpunktlenker in einer weiteren offenen Blechausführung (60)
7 den Einbau des Vierpunktlenkers im Fahrzeug
Die 1 zeigt den Vierpunktlenker mit dem X-förmigen offenen Bauteil 10 in Blechausführung. Die Deckplatte 11 und die Bodenplatte 12 sind eben und könnten gegebenfalls aus mehreren Teilen bestehen.
Erkennbar ist, wie Deck- und Bodenplatte des X-förmigen offenen Bauteils von den Lageraugen zur Mitte hin veränderlichen Querschnitt haben. Deck- und Bodenplatte besitzen in der Darstellung eine Schweißnahtvorbereitung und sind spiegelgleich. Die Lageraugen 15 sind angeschweißt.
In der Seitenansicht (oben) erkennt man in der Mitte den „Durchzug", also eine Öffnung, die oben und unten nur von der Deck- bzw. Bodenplatte begrenzt ist. In diesem Bereich ist der Vierpunktlenker besonders verwindungsweich.
Beispielsweise kann die Torsionssteifigkeit des Vierpunktlenkers durch Veränderung des Abstandes zwischen Deck- und Bodenplatte (11 und 12) und durch Wahl der Blechstärken der Bauteile 11, 12, 13 und 14 leicht variiert werden, wobei natürlich die Zulässigkeit der Spannungen beachtet werden muß.
Die 2 zeigt eine Explosionszeichnung von 1. Die Blechteile 11, 12, 13 und 14 sind vorgefertigt, Blechteile 13 und 14 gedrückt.
Die 3 zeigt den Vierpunktlenker mit dem X-förmigen offenen Bauteil 30 in einer weiteren Ausführung, bei der im Unterschied zu der in 1 gezeigten Ausführung die vertikalen Stege seitlich angeordnet sind und sich der Durchzug in Fahrtrichtung (Symmetrieachse) befindet.
Die 4 zeigt den Vierpunktlenker mit dem X-förmigen offenen Bauteil 40 in einer weiteren Ausführung, bei der im Unterschied zu der in 1 gezeigten Ausführung die vertikalen Stege keinen Durchzug lassen. Die Stege 43 und 44 (und die nicht sichtbaren symmetrischen Teile) sind als ebene Bleche dargestellt, können aber auch gedrückte Bleche sein.
Die 5 zeigt den Vierpunktlenker mit dem X-förmigen offenen Bauteil 50 in einer weiteren Ausführung, bei der im Unterschied zu der in 1 gezeigten Ausführung die vertikalen Stege Durchzüge in beiden horizontalen Richtungen lassen. Die Stege 53 und 54 (und die nicht sichtbaren symmetrischen Teile) sind als gedrückte Bleche dargestellt, können aber auch ebene Bleche sein. Es können jeweils auch die Stege 53 bzw. 54 so verlängert werden, daß kein Durchzug in Fahrtrichtung oder senkrecht dazu mehr besteht; bei Verlängerung bis in die Symmetrieebene kann ein X-förmiges offenes Bauteil wie in 4 entstehen.
Die 6 zeigt den Vierpunktlenker mit dem X-förmigen offenen Bauteil 60 in einer weiteren Ausführung, bei der im Unterschied zu der in 1, 3, 4 und 5 gezeigten Ausführungen statt einer Deck- und Bodenplatte nur eine mittlere Platte vorgesehen ist. Die äußere Kontur der vertikalen Bleche 62 bis 65 (und der nicht bezifferten symmetrischen Teile) wird nach Steifigkeits- und Festigkeitskriterien bestimmt. Die Bleche 62 und 63 bzw. 64 und 65 sind vorzugsweise symmetrisch. Die vertikalen Bleche 62 bis 65 (und die nicht bezifferten symmetrischen Teile) sind in der Darstellung eben, sie können aber auch gedrückt sein. Ob alle dargestellten Schweißnähte erforderlich sind, kann je nach Erfordernis entschieden werden.
Die 7 zeigt den Einbau des Vierpunktlenkers 100 in einen Lkw. Der Vierpunktlenker 100 ist mit zwei Armen mit dem Rahmen 101, 102 und mit zwei Armen mit der Achse 103 verbunden. Der Vierpunktlenker 100 ersetzt Längs- und Querlenker („Dreieckslenker") an dieser Stelle sowie einen Stabilisator an dieser Achse.

Claims

Vierpunktlenker zur Anbindung einer Starrachse an den Rahmen eines Nutzfahrzeuges, wobei der Vierpunktlenker in der Draufsicht X-förmig ausgebildet ist und vier Lageraugen für die Anlenkung aufweist, von denen zwei Anlenkstellen mit der Starrachse und zwei mit dem Rahmen verbunden sind und die Wirkung des Vierpunktlenkers alleine betrachtet eine Querführungsfunktion und gegen Wankbewegungen eine Stabilisierungsfunktion und in Wirkverbindung mit Längslenkern betrachtet eine Längsführungsfunktion der Achse hat, dadurch gekennzeichnet, dass der Vierpunktlenker (100) aus einem gebauten, aus mehreren vorgefertigten Teilen (11, 12, 13, 14, 31, 32, 33, 41, 42, 43, 44, 51, 52, 53, 54, 61, 62, 63, 64, 65) zusammengeschweißten offenen Bauteil (10, 30, 40, 50, 60) besteht, an dessen vier Armen außen Lageraugen (15, 35, 45, 55, 66) angeordnet sind.
Vierpunktlenker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vorgefertigte Teile (11, 12, 13, 14, 31, 32, 33, 34, 41, 42, 43, 44, 51, 52, 53, 54, 61, 62, 63, 64, 65) des X-förmigen offenen Bauteils (10, 30, 40, 50, 60) gedrückte oder ebene Blechteile sind.
Vierpunktlenker nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das X-förmige offene Bauteil (10, 30, 40, 50) aus einer Deckplatte (11, 31, 41, 51) und einer Bodenplatte (12, 32, 42, 52) besteht, die jeweils bevorzugt einteilig sein können und mit zwei oder mehreren gebogenen oder ebenen vertikalen Stegen (13, 14, 33, 43, 44, 53, 54) verschweißt sind.
Vierpunktlenker nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikalen Stege sich in einer etwaigen Symmetrieachse nicht berühren, so daß ein horizontaler Durchzug (10, 30, 50) gegeben ist oder sich berühren (40).
Vierpunktlenker nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikalen Stege nahe oder an der Außenkontur der Deck- (11, 31) bzw. Bodenplatte (12, 32) gegenüberliegend angeordnet sind, indem sie eine Art Bogen entweder vom achsseitigen Lagerauge zum anderen achsseitigen Lagerauge (14, 10) und vom rahmenseitigen Lagerauge zum anderen rahmenseitigen Lagerauge (15, 10) oder vom jeweils achsseitigen Lagerauge zum rahmenseitigen Lagerauge (33, 30) bilden und damit einen horizontalen Durchzug senkrecht oder in Richtung der Fahrzeuglängsachse bilden oder dass die vertikalen Stege (43, 44, 53, 54) mehr in der Mitte der Deck- (41, 51) oder Bodenplatte (42, 52) angeordnet sind und keinen (40) oder ein oder zwei Durchzüge (50) bilden.
Vierpunktlenker nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an besonders hochbelasteten Randstellen, beispielsweise an den Anlenkstellen mit der Starrachse, die Breite der Deck- (11, 31, 41, 51) bzw. Bodenplatte (12, 32, 42, 52) relativ kurz vor der Schweißnaht bzw. dem Anschluß zum jeweiligen Lagerauge (15, 35, 45, 55) hin verbreitert ist.
Vierpunktlenker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageraugen (15, 35, 45, 55, 66) zentrisch oder exzentrisch sein können (60) und bei der exzentrischen Ausführung die dickere Seite Schweißseite ist.
Vierpunktlenker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das X-förmige offene Bauteil 60 aus einer mittleren Platte (61) und darauf bevorzugt senkrecht angeordneten geraden oder gebogenen Blechen (62, 63, 64, 65) gebildet ist, die miteinander verschweißt sind, wobei die Bleche 62 bis 65 zusammenstoßen können oder nicht, wobei die Höhe der Bleche (62, 63, 64, 65) nach Festigkeitsgesichtspunkten gestaltet werden kann.
Vierpunktlenker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die bevorzugt senkrechten Bleche (62, 63, 64, 65) in der Höhe durchgängig sind und die mittlere Platte (61) aus mehreren Teilen besteht und an den bevorzugt senkrechten Blechen verschweißt ist.
Vierpunktlenker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageraugen (15, 35, 45, 55, 66) an den Enden des X-förmigen offenen Bauteils (10, 30, 40, 50, 60) angeschweißt sind.
Vierpunktlenker nach mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das X-förmige offene Bauteil (10, 30, 40, 50, 60) und gegebenenfalls die Lageraugen (15, 35, 45, 55, 66) aus einem legierten Stahlhalbzeug, das auch schweißfähig ist, beispielsweise aus Stahl 1.7734 (Cr-Mo-Stahl) bestehen.
Vierpunktlenker nach mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bevorzugt senkrecht aufeinander stehenden Blechteile so angeordnet oder schweißtechnisch vorbereitet sind, dass sie am T- oder L-Stoß bedarfsweise einseitig oder beidseitig verschweißt werden können.
Vierpunktlenker nach mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageraugen (15, 35, 45, 55, 66) als passend schweißbare Schmiedeteile so mit einem Ansatz gefertigt sind, daß das X-förmige offene Bauteil angeschweißt werden kann.