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ZUGEHÖRIGE ANMELDUNGEN
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Die
vorliegende Anmeldung basiert auf der
koreanischen Anmeldung Nr. 10-2007-0068471 vom
09. Juli 2007 und beansprucht deren Priorität, wobei deren
Inhalt hierdurch insgesamt Teil dieser Anmeldung ist.
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Torsionsträgerachsaufhängung
und betrifft insbesondere einen Rohrträger für
eine Torsionsträgerachsaufhängung, bei der der
Torsionsträger aus einem Rohr gebildet ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Eine
Torsionsträgerachsaufhängung, eine Aufhängung
mit linken und rechten Nachlaufarmen, die durch einen Querträger
(Torsionsträger) verbunden sind, erreicht die gleiche Wirkung
als Stabilisator durch die Torsion des Torsionsträgers
infolge des Rollens eines Fahrzeugs, da der Nachlaufarm an der linken
und rechten Seite verbunden ist. Die Torsionsträgerachsaufhängung
weist weiter eine einfache Form bei niedrigen Herstellungskosten
auf und stellt eine gute Fahrstabilität trotz eines relativ
geringen Gewichts sicher, sodass sie allgemein für die
Hinterräder von Kompaktfahrzeugen mit Frontantrieb verwendet
wird.
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Durch
Pressen einer einfachen flachen Platte in eine V-Form gebildete
V-Träger werden hauptsächlich beim Stand der Technik
als Torsionsträger verwendet, wobei jedoch das Problem
besteht, dass die Teile und das Gewicht erhöht sind, da
ein Torsionsträger und eine Verstärkungsplatte
zusätzlich erforderlich sind.
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Entsprechend
wurde ein Rohrträger mit einem im Wesentlichen V-förmigen
Querschnitt, der durch Zusammenpressen eines kreisförmigen
Rohres mit einer Form hergestellt wird, entwickelt.
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1 zeigt
einen Rohrträger 10 mit einem Nachlaufarm 20 an
beiden Enden (eine Büchse 30 zur Verbindung mit
dem Fahrzeugkörper ist an dem vorderen Ende des Nachlaufarmes 20 und
ein Träger 40 zum Befestigen eines Radzapfens,
einer Feder und eines Stoßdämpfers ist am hinteren
Ende befestigt).
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Bei
dem Rohrträger 10, wie in 1 und 2 gezeigt,
ist der Querschnitt gleichförmig in einer V-Form gehalten,
wobei die obere Fläche und die untere Fläche (im
Wesentlichen in einer umgekehrten V-Form) von der Mitte (der Linie
I-I) bis zu dem Beginn der Vergrößerung (Linie
II-II) miteinander in Berührung stehen, worauf sie sich
allmählich erweitern und dann sich vollständig
zu einer rechtwinkligen Form mit vier abgerundeten Ecken an dem
Ende erweitern (siehe 4A).
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Insbesondere
wird ein Endstück 11, dessen Innenseiten nicht
vollständig in Berührung stehen so ausgebildet,
dass eine bestimmte Krümmung an beiden unteren Enden im
Querschnitt ausgebildet ist. Das Endstück 11 dient
als ein Torsionsträger, der für einen Torsionsträger
vorgesehen ist, der durch Pressen einer Platte beim Stand der Technik
ausgebildet wird und wobei der Radius des Endstücks 11,
d. h., der Radius R des Endstücks ein Faktor ist, der eine
Wirkung auf die Rollsteifigkeit des Rohrträgers 10 hat.
Allgemein kann gesagt werden, dass, wenn der Radius R des Endstücks
zunimmt, die Rollsteifigkeit zur Zunahme neigt. Wenn umgekehrt der
Radius R des Endstücks abnimmt, nimmt die Rollsteifigkeit
ab.
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Andererseits
werden, wie in 3 gezeigt, eine Scherkraft durch
ein Rollen und eine Biegereaktionskraft durch die Reaktionskraft
einer Feder auf den Rohrträger 10 aufgebracht,
wenn ein Fahrzeug fährt.
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Die
meisten Scherkräfte heben sich jedoch gegeneinander auf,
da die Richtungen der Scherungen an der Innenseite und der Außenseite
des Rohrträgers 10 entgegengesetzt sind. Die Scherkraft
und die Biegereaktionskraft verlaufen in entgegengesetzte Richtungen
an einem hinteren Endstück 11b, sodass sie sich
gegeneinander aufheben. An einem vorderen Endstück 11a sind
jedoch die Richtungen der Scherkraft und der Biegereaktionskraft
gleich und eine Reaktionskraft wird erhöht. Wenn daher
der Radius R des Endstücks erhöht wird, um die
Rollsteifigkeit zu erhöhen, nimmt die Spannung im vorderen
Endstück 11a zu und die Haltbarkeit des Rohrträgers 10 nimmt
ab. D. h., die Rollstei figkeit und die Haltbarkeit sind einander
entgegengesetzt.
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Andererseits
zeigt 4A eine Schnittansicht des sich
vergrößernden Teils des Rohrträgers und
die 4B und 4C zeigen,
dass ein sich vergrößernder Abschnitt mit einem
kleinen Radius RS des Endstücks und einem großen
Radius RL des Endstücks sich entsprechend in die in 4A gezeigte Form vergrößert.
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Man
sieht aus dem Vergleich der 4B und 4C für den gleichen zu vergrößernden
Querschnittsabstand, dass das Beispiel von 4B gegenüber 4C hinsichtlich der Haltbarkeit von Vorteil
ist, da der Änderungsbetrag des Querschnitts gering ist.
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Andererseits
wird, wie in 5 gezeigt, ein Schermittelpunkt
an der Oberseite des Querschnitts des Rohrträgers 10 mit
zunehmender Breite des Querschnitts vermindert und mit abnehmender
Breite des Querschnitts erhöht (HH1 > H2 in W1 < W2).
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Der
Schermittelpunkt hat eine Wirkung auf die Lenkeigenschaften eines
Fahrzeugs, wobei ein Untersteuern auftritt, wenn der Schermittelpunkt
erhöht wird und ein Übersteuern auftritt, wenn
der Schermittelpunkt vermindert wird. Es wird daher für
die Torsionsträgerachsaufhängung mit einer Neigung
zum Übersteuern bevorzugt, dass der Schermittelpunkt hoch
ist, d. h., die Querschnittsbreite des Rohrträgers 10 klein
ist.
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Die
Quersteifigkeit nimmt bei zunehmender Querschnittsbreite zu, ein
Faktor, der eine Wirkung auf die Quersteifigkeit des Rohrträgers 10 hat,
und nimmt mit abnehmender Querschnittsbreite ab.
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D.
h., der Schermittelpunkt und die Quersteifigkeit wirken einander
bei Änderungen der gleichen Faktoren (Querschnittsbreite)
entgegen; daher ist es sehr schwierig, einen Zustand zu finden,
der gleichzeitig beiden entspricht.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Rohrträger für
eine Torsionsträgerachsaufhängung zu schaffen,
mit dem die Haltbarkeit und eine Lenkleistung verbessert wird, indem
ein Schermittelpunkt höher zusätzlich zu einer
minimalen Verminderung der Rollsteifigkeit und der Quersteifigkeit
ausgebildet wird.
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Ein
Rohrträger für eine Torsionsträgerachsaufhängung
gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung erfasst einen Abschnitt gleichförmigen Querschnitts,
einen Abschnitt variablen Querschnitts und einen sich vergrößernden
Abschnitt. Der Abschnitt gleichförmigen Querschnitts wird
in der Mitte so ausgebildet, dass ein Endstückradius an
einem Ende eine minimale mögliche Größe
aufweist, die dem Durchmesser und der Dicke eines Ausgangsrohres
entspricht. Der Endstückradius ist gleichförmig
ausgebildet. Der Abschnitt variablen Durchmessers nimmt im Endstückradius
von dem Abschnitt gleichförmigen Querschnitts zum Ende
des Rohres allmählich zu. Der sich vergrößernde
Abschnitt vergrößert sich zu einer rechtwinkligen
Form mit vier abgerunde ten Ecken vom Abschnitt des variablen Querschnitts
zum Ende des Rohres hin.
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Der
Abschnitt gleichförmigen Querschnitts weist über
den Rohrträger die kleinste gleichförmige Querschnittsbreite
auf. Die Querschnittsbreite in dem Abschnitt variablen Querschnitts
nimmt allmählich zu.
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Der
Abschnitt gleichförmigen Querschnitts ist unter einem Schermittelpunkt
angeordnet.
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Eine
U-Form des sich vergrößernden Abschnitts ist in
einer insgesamt gleichmäßigen Kurve mit einer geringen
Neigung am Ausgangsabschnitt und am Endabschnitt und einer Neigung
am mittleren Abschnitt, die größer als am Ausgangsabschnitt
und am Endabschnitt ist, ausgebildet.
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BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Zum
besseren Verständnis der Merkmale und Ziele der vorliegenden
Erfindung wird auf die folgende genaue Beschreibung und die beigefügten
Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Rohrträgers mit Nachlaufarmen
und Schnittansichten für jeden Abschnitt;
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2 eine
Aufsicht, eine Ansicht (Schnittansicht längs der Linie
IV-IV), und eine seitliche Schnittansicht (Schnittansicht längs
der Linie I-I) des mittle ren Abschnitts eines Rohrträgers
nach dem Stand der Technik;
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3 eine
Ansicht zur Darstellung der Verteilung einer Reaktionskraft, die
beim Rollen und Biegen erzeugt wird;
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4 eine
Schnittansicht eines vergrößerten Abschnitts eines
Rohrträgers und eine beispielhafte Ansicht zur Darstellung
der Beziehung zwischen einem Endstückradius und dem vergrößerten
Abschnitt;
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5 eine
beispielhafte Ansicht zur Darstellung der Beziehung zwischen einer
Querschnittsbreite und einem Schermittelpunkt eines Rohrträgers;
und
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6 eine
Aufsicht, eine Ansicht (Schnittansicht längs der Linie
E-E) und eine seitliche Schnittansicht des mittleren Abschnitts
und eines sich vergrößerten Ausgangsabschnitts
(Querschnittsansicht längs der Linien A-A und C-C) eines
Rohrträgers gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung entsprechend 2.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
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Ein
Ausgangsrohr mit einem Durchmesser von 101,6 mm und einer Dicke
von 2,8 mm für einen Rohrträger wird bei dieser
Ausführungsform beispielhaft beschrieben.
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Beim
Stand der Technik wurde ein Rohrträger mit einem Endstückradius
R von 6,5 mm (Abschnitt von der Linie I-I bis Linie II-II) hergestellt,
und dann vergrößert (Abschnitt von der Linie II-II
bis Linie III-III) für Rohre mit gleichen Abmessungen.
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Weiter
war beim Stand der Technik der Endstückradius R und die
Querschnittsbreite in dem anderen als dem sich vergrößerten
Abschnitt (der Abschnitt von der Linie II-II bis zur Linie III-III)
an beiden Enden eines Rohrträgers gleichförmig.
Da sich die Querschnittsbreite in dem Abschnitt nicht ändert, änderte
sich ein Schermittelpunkt ebenfalls nicht.
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Bei
der Ausführungsform gemäß der Erfindung
wird dagegen ein Abschnitt gleichförmigen Querschnitts
(der Abschnitt von der Linie A-A bis zur Linie B-B) am mittleren
Abschnitt mit einem Endstückradius R1 von 5 mm ausgebildet.
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Die
obige Größe ist ein minimal möglicher
Wert zur Herstellung des Rohrträgers unter den Abmessungsbedingungen
des Ausgangsrohres (101,6 mm Durchmesser und 2,8 mm Dicke).
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Der
Abschnitt gleichförmigen Querschnitts am mittleren Teil
des Rohrträgers verhindert einen diskontinuierlichen Teil
einer Abschnittsänderung über den Rohrträger;
somit ist, obwohl kurz, ein bestimmter Abschnitt (zum Beispiel 50
mm) notwendig. Entsprechend ist der Abschnitt gleichförmigen
Querschnitts nicht in der Länge begrenzt, sondern muss
nur die gesamte Form des Rohrträgers gleichförmig
machen.
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Der
Abschnitt gleichförmigen Querschnitts ist unterhalb des
Schermittelpunktes angeordnet.
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Ein
Abschnitt variablen Querschnitts (Abschnitt von der Linie B-B zur
Linie C-C) ist von dem Abschnitt gleichförmigen Querschnitts
bis zum Ende des Rohrträgers ausgebildet.
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Der
Abschnitt variablen Querschnitts ist ein Verbindungsabschnitts zwischen
dem Abschnitt gleichförmigen Querschnitts am mittleren
Teil des Rohrträgers und dem sich vergrößerten
Abschnitt (Abschnitt von der Linie C-C über die Linie D-D
zum Ende) am Ende, und weiter weg von dem Abschnitt gleichförmigen
Querschnitts zu dem sich vergrößernden Abschnitt,
je mehr der Endstückradius allmählich zunimmt
(R1 < R2).
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D.
h., der Endstückradius (R1 = 5 mm) des Abschnitt gleichförmigen
Querschnitts nimmt allmählich bis zu 6,5 mm an dem sich
vergrößernden Ausgangspunkt (Linie C-C) zu.
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Der
Endstückradius (R2 = 6,5 mm) am Ende des Abschnitts variablen
Querschnitts (oder dem Ausgangspunkt zur Vergrößerung)
ist der gleiche wie der Endstückradius des Abschnitts von
der Mitte bis zum Ausgangspunkt der Vergrößerung
(Abschnitt von der Linie I-I bis zur Linie II-II) des Rohrträgers
nach dem Stand der Technik.
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In
dem sich vergrößernden Abschnitt nimmt der Querschnitt,
der vor dem sich vergrößernden Abschnitt V-förmig
ausgebildet ist, in einem Bereich im Inneren des Rohres allmählich
zu und ist endlich rechtwinklig mit vier abgerundeten Ecken ausgebildet.
Die Länge des sich vergrößernden Abschnitts
ist die gleiche wie beim Stand der Technik.
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Der
Rohrträger, der den Endstückradius gemäß dieser
Ausführungsform der Erfindung ändert, ändert ebenfalls
die Querschnittsbreite über die gesamte Länge
(Abstand vom vorderen Endstück zum hinteren Endstück).
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Die
Querschnittsbreite W1 des Abschnitts gleichförmigen Querschnitts
ist über den Rohrträger am kleinsten, sodass der
Schermittelpunkt des Abschnitts gleichförmigen Querschnitts
an der höchsten Stelle liegt.
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Ähnlich
wie der Endstückradius R1 ist die Querschnittsbreite W1
in dem Abschnitt gleichförmigen Querschnitts gleichförmig.
Die Höhe des Schermittelpunktes ist somit ebenfalls gleichförmig.
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In
dem Abschnitt variablen Querschnitts nimmt die Querschnittsbreite
W1 allmählich bis zu W2 (W1 < W2) am Ausgangspunkt der Vergrößerung
(d. h., der Linie C-C) zu. Weiter nimmt hinter der Linie C-C, d.
h., in dem sich vergrößernden Abschnitt die Querschnittsbreite
entsprechend durch Vergrößern zu (dort wo der
Abschnitt hinter der Linie C-C gleich dem Abschnitt hinter der Linie
II-II beim Stand der Technik ist, sodass die Querschnittsbreite
dieses Abschnitts die gleiche beim Stand der Technik und der Ausführungsform
der Erfindung ist).
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In
dem sich vergrößernden Abschnitt kann eine V-Form 12 unter
der Mitte des Rohrträgers in einer geraden Linie mit gleichförmiger
Neigung vom Ausgang bis zum Ende in Vergrößerungsrichtung
(d. h., in Richtung des Endes) (der in 6 gezeigten
Form) ausgebildet sein, oder er kann in einer gleichmäßig
gekrümmten Kurve mit einer geringen Neigung vom Ausgangsabschnitt
und dem Endabschnitt und einer größeren Neigung
als die obige Neigung am mittleren Abschnitt ausgebildet sein.
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Die
Querschnittsbreite des Rohrträgers gemäß dieser
Ausführungsform der Erfindung nimmt entsprechend von dem
Abschnitt gleichförmigen Querschnitts an der Mitte bis
zum Ende des sich vergrößernden Abschnitts zu. Änderungen
der gesamten Querschnittsbreite des Rohrträgers sieht man
aus der Aufsicht von 6.
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Da
sich die Querschnittsbreite, wie oben beschrieben, ändert,
hat der Schermittelpunkt des Rohrträgers gemäß dieser
Ausführungsform der Erfindung am Abschnitt gleichförmigen
Querschnitts die höchste Höhe und nimmt dann allmählich über
den Abschnitt variablen Querschnitts ab und hat an beiden Seiten
des sich vergrößernden Abschnitts schließlich
die geringste Höhe (gleiche Stelle wie der Schermittelpunkt
des sich vergrößernden Abschnitts beim Stand der
Technik).
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Der
Rohrträger gemäß dieser Ausführungsform
der Erfindung unterscheidet sich vom Rohrträger nach dem
Stand der Technik in dem Endstückradius, der Querschnittsbreite
und dem Schermittelpunkt in dem Abschnitt zwischen der Mitte und
dem Ausgangspunkt des sich vergrö ßernden Abschnitts
(Linie II-II beim Stand der Technik, Linie C-C bei der Erfindung).
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Versuchsergebnisse
der Rollsteifigkeit, der Quersteifigkeit und der Haltbarkeit in
bezug auf die Änderungen der Form beim Stand der Technik
und der Erfindung sind wie folgt:
| | Stand
der Technik | Vorliegende
Erfindung | Bezug |
| Rollsteifigkeit | 1,67 | 1,63 | |
| Quersteifigkeit | 82 | 76,2 | 73
unter gleichförmigem A-A-Querschnitt |
| Haltbarkeitsindex | 0,94 | 1,05 | |
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Der
Endstückradius gemäß dieser Ausführungsform
der Erfindung beträgt 5 mm an dem A-A Linienquerschnitt,
bleibt gleichförmig über einen kurzen Abstand
bis zur Linie B-B und nimmt dann allmählich bis zu 6,5
mm an der Linie C-C zu.
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Verglichen
mit dem Rohrträger nach dem Stand der Technik, der einen
gleichförmigen Endstückradius von 6,5 mm in dem
gleichen Abschnitt aufweist (von der Linie I-I bis zur Linie II-II)
wird daher bei der Erfindung der Endstückradius insgesamt
vermindert und der Betrag der Rollsteifigkeit entsprechend vermindert
(1,67 → 1,63, etwa 2,4%).
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Man
kann jedoch aus der Tabelle sehen, dass der Haltbarkeitsindex von
0,94 auf 1,05 etwa 11,7% durch die Verminderung des Endstückradius
zunimmt, und die Zu nahme der Haltbarkeit ist größer
als die Verminderung der Rollsteifigkeit.
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Gemäß dieser
Ausführungsform der Erfindung ist der Endstückradius
am Querschnitt der Linie C-C, wo der sich vergrößernde
Abschnitt beginnt, der gleiche wie beim Stand der Technik. Der Rohrträger
vergrößert sich daher nicht schnell, sodass die
Verminderung der Haltbarkeit durch schnelle Verformung durch die Verminderung
des Endstückradius verhindert wird, wodurch die Haltbarkeit
an dem Abschnitt vor der Linie C-C zunimmt.
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Für
einen Rohrträger mit einer Neigung zum Übersteuern
ist es möglich, das Lenkverhalten wie bei der vorliegenden
Erfindung durch Vermindern der Querschnittsbreite des Abschnitts
gleichförmigen Querschnitt an der Mitte zu verbessern,
verglichen mit dem Stand der Technik, den Schermittelpunkt zu erhöhen und
Untersteuereigenschaften hinzuzufügen.
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Dies
wird an dem Ausgangspunkt des sich vergrößernden
Abschnitts (Querschnittsabschnitt an der Linie C-C), wo die Querschnittsbreite
die gleiche wie beim Stand der Technik nach allmählicher
Zunahme wird, erreicht.
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Da
der Rohrträger gemäß diese Ausführungsform
der Erfindung eine geringere Breite als der Rohrträger
beim Stand der Technik aufweist, wird die Quersteifigkeit von 82
auf 76,2, etwa 7,1%, wie in der obigen Tabelle gezeigt, vermindert.
Verglichen mit der Quersteifigkeit, die von 82 auf 73, etwa 11%,
vermindert wird, wenn die Querschnittsbreite bei der Linie A-A,
die ge ringer als beim Stand der Technik ist, bis zu der Linie C-C beibehalten
wird, sieht man, dass die Form gemäß dieser Ausführungsform
der Erfindung den Schermittelpunkt verbessert und ebenfalls die
Verminderung in der Quersteifigkeit minimiert.
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Wie
oben beschrieben ist es gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung möglich, die Verminderung der Rollsteifigkeit
zu minimieren und die Haltbarkeit des Rohrträgers durch Ändern
der Querschnittform ohne Erhöhung des Gewichts des Trägers
zu verbessern.
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Bei
einem Rohrträger mit einer Neigung zum Übersteuern
ist es möglich, Untersteuermerkmale hinzuzufügen,
indem man den Schermittelpunkt erhöht und die Verminderung
der Quersteifigkeit minimiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - KR 10-2007-0068471 [0001]