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Die
Erfindung betrifft einen Torsionsträger einer Aufhängung eines
Fahrzeuges, und insbesondere einen Torsionsträger einer Aufhängung eines Fahrzeuges,
bei dem der Durchmesser eines hinteren Endstücks größer als der eines vorderen
Endstücks
ist.
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Wie
in 1 gezeigt, verbindet eine Aufhängung eines Fahrzeuges eine
Fahrzeugkarosserie mit Fahrzeugrädern
und absorbiert Stöße und Vibrationen,
die von der Straße
während
der Fahrt ausgelöst werden,
um den Fahrkomfort und die Stabilität des Fahrzeuges zu verbessern.
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Die
Aufhängung
ist in einen integrierten Typ zum Verbinden der rechten und der
linken Räder über eine
Achse miteinander und einen unabhängigen Typ eingeteilt, bei
welchem die rechten und die linken Räder unabhängig voneinander angetrieben werden,
und weist eine Feder 100 zum Absorbieren von Stößen von
der Straße,
einen Stoßdämpfer 110 zur
Verbesserung des Fahrkomforts durch freie Begrenzung der Vibration
der Feder 100, und Arme und Gelenke 120 zur Steuerung
des Betriebs der Räder auf.
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Bei
einem Kompromisstyp des integrierten Typs und des unabhängigen Typs,
nämlich
einer Aufhängung
des Torsionsträgertyps,
sind rechte und linke Nachlaufarme 120 über ein einzelnes Element miteinander
verbunden, das als Querträger
oder Torsionsträger 130 bezeichnet
wird. Bei der Torsionsträgeraufhängung ist
im Vergleich zu einem Federbeintyp und einem Doppeldreieckslenkertyp
die Länge des
Gelenks gering, die Anzahl von Gummibuchsen, die als Vibrationswelle
dienen, ist gering, die Reibungshysterese ist während des Aufhängungshubes gering,
und ein hoher Fahrkomfort wird ermöglicht.
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Darüber hinaus
wurde, obwohl die gestalterische Leistung infolge von einfachen
Komponenten nicht hoch ist, wegen der relativ hohen Fahrstabilität im Vergleich
zu den geringen Herstellungskosten und einem geringen Gewicht die
Torsionsträgeraufhängung hauptsächlich bei
Hinterradaufhängungen
eines Kleinwagens und eines Mittelklassewagens über mehrere Jahre verwendet.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine herkömmliche Aufhängung eines
Fahrzeuges zeigt, und die 3A bis 3D und 4 sind Schnitte,
die jeweils Teile der herkömmlichen
Aufhängung
zeigen.
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Ein
Torsionsträger 130 der
herkömmlichen Aufhängung eines
Fahrzeuges übernimmt
eine wichtige Aufgabe bei der Steuerung der Rollsteifigkeit, der Seitensteifigkeit
und der Spurvariation, und ein Torsionsträger des Rohrträgertyps,
bei welchem eine Verstärkungsplatte
und ein Torsionsstab notwendig sind und die Anzahl von Komponenten
und das Gewicht reduziert werden können, ist weit verbreitet.
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Nachfolgend
wird der Torsionsträger
des Rohrträgertyps
ausführlich
beschrieben.
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Der
Rohrträgertyp
wird derart hergestellt, dass ein rohrförmiges Element zwischen oberen
und unteren Pressen positioniert wird, wobei eine der Pressen nach
oben und unten von der anderen weg und in Kontakt mit dieser bewegt
wird, um das Element zu pressen.
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Der
herkömmliche
Rohrträgertyp,
der wie oben beschrieben hergestellt wird, ist, wie in den 3A bis 3D gezeigt,
von der Mitte des Torsionsträgers 130 in
dessen Längsrichtung
zu seinen rechten und linken Enden ausgedehnt, d. h. er verläuft nach
vorn zu der Stelle, wo die Nachlaufarme 120 angeordnet
sind.
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Darüber hinaus
weist, wie in 4 gezeigt, ein Seitenabschnitt
in den rechts- und linksseitigen Mitten eine obere Linie 132 des
Torsionsträgers 130 einer
etwa horizontalen Linie und eine untere Linie 134 mit einem
ersten linearen Abschnitt 134A, der sich horizontal von
der Mitte zu dem Ende des Torsionsträgers 130 in dessen
Längsrichtung
erstreckt, einem zweiten linearen Abschnitt 134B, der sich
von dem ersten linearen Abschnitt 134A nach unten geneigt
erstreckt, und einem dritten linearen Abschnitt 134C auf,
der sich von dem zweiten linearen Abschnitt 134B horizontal
erstreckt.
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Der
Torsionsträger 130 des
Rohrträgertyps hat
eine Struktur, die in Bezug auf die Mitten der Längs- und Querrichtung des Fahrzeuges
symmetrisch ist.
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Jedoch
hat, wie oben beschrieben, der herkömmliche Torsionsträger des
Rohrtyps die folgenden Nachteile.
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In 3A zeigt
ein Pfeil A den Verlauf der Scherung, die dem Rollen widersteht,
und ein Pfeil B zeigt eine Reaktionskraft, die durch Biegung erzeugt wird.
Bei dem Torsionsträger 130 des
Rohrträgertyps werden,
wie in 3A gezeigt, die Scherung, die dem
Rollen widersteht, und die Reaktionskraft, die durch die Biegung
erzeugt wird, wegen der entgegengesetzten Richtung an dem hinteren
Endstück
T2 aufgehoben, jedoch liegen an dem vorderen Endstück T1 die
Scherung, die dem Rollen widersteht, und die Reaktionskraft, die
durch die Biegung erzeugt wird, in derselben Richtung, so dass die
Reaktionskraft erhöht
wird.
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Das
vordere und hintere Endstück
T1 und T2 kompensieren die Rollsteifigkeit des Fahrzeuges. Die Abmessungen
des vorderen und hinteren Endstücks T1
und T2 sind vergrößert, um
die Scherung, die dem Rollen widersteht, d. h. die Rollsteifigkeit
zu erhöhen. Jedoch
wird in diesem Falle anstelle der Erhöhung der Rollsteifigkeit die
Haltbarkeit verschlechtert.
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Darüber hinaus
wird, wie in 4 gezeigt, die Spannung auf
die Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten linearen Teil 134A und 134B der unteren
Linie 134 des Torsionsträgers 130 konzentriert.
Mit anderen Worten sind, wie durch die Zahlenwerte in den 5A bis 5C gezeigt,
die Rollsteifigkeit und die Haltbarkeit infolge des Rollens und
der Federreaktionskraft geringer.
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Mit
der Erfindung wird ein Torsionsträger einer Fahrzeugaufhängung geschaffen,
bei dem die Rollsteifigkeit erhöht
und die Haltbarkeit durch bloße Veränderung
der Form verbessert werden.
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Nach
einem Aspekt der Erfindung ist ein Torsionsträger einer Fahrzeugaufhängung vorgesehen, aufweisend
einen mittleren Abschnitt, der in Querrichtung eines Fahrzeuges
um die Mitte in Längsrichtung
des Fahrzeuges nach unten gebogen ist, und ein Paar Endstücke, die
an beiden Enden in Längsrichtung
des Fahrzeuges abgerundet und in der Abmessung voneinander verschieden
ausgebildet sind.
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Vorzugsweise
ist ein hinteres Endstück
des Paares Endstücke,
welches an der Rückseite
des Fahrzeuges ausgebildet ist, größer als ein vorderes Endstück, das
an der Vorderseite des Fahrzeuges ausgebildet ist.
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Der
Krümmungsradius
eines abgerundeten unteren Endes eines hinteren Endstücks ist
größer als
der eines abgerundeten unteren Endes eines vorderen Endstücks.
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Die
Höhe von
einem unteren Ende zu einem vorlaufenden Ende eines hinteren Endstücks ist
größer als
die Höhe
von einem unteren Ende zu einem vorlaufenden Ende eines vorderen
Endstücks.
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Eine
Oberseite und eine Unterseite des Torsionsträgers werden im Verlauf von
der Mitte zu beiden Enden in Querrichtung des Fahrzeuges allmählich voneinander
entfernt.
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Die
Mitte in Querrichtung des Fahrzeuges weist eine Struktur auf, bei
welcher die Oberseite und die Unterseite außer an dem vorderen und dem
hinteren Endstück
in Kontakt miteinander stehen.
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Seitlich
der Mitte in Längsrichtung
des Fahrzeuges ist eine obere Linie, die von der Oberseite gebildet
wird, eine etwa horizontale Linie, und eine untere Linie, die von
der Unterseite gebildet wird, weist wenigstens zwei Linien, die
wenigstens einmal von einer Stelle, wo die Oberseite und die Unterseite
voneinander entfernt werden, zu einer Stelle, wo die Trennung beendet
ist, gebogen sind, und eine allmählich
ansteigende Schrägung
auf.
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Die
untere Linie ist abgerundet und gebogen.
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Die
Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Aufhängung eines
Fahrzeuges;
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2 eine
perspektivische Ansicht eines Torsionsträgers der herkömmlichen
Aufhängung
eines Fahrzeuges;
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3A einen
Schnitt entlang der Linie A-A in 2;
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3B einen
Schnitt entlang der Linie B-B in 2;
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3C einen
Schnitt entlang der Linie C-C in 2;
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3D einen
Schnitt entlang der Linie D-D in 2;
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4 einen
Schnitt entlang der Linie E-E in 2;
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5A eine
Experimentalanalyseansicht, die das Rollen des Torsionsträgers und
die Reaktionskraft einer Aufhängungsfeder
der herkömmlichen Fahrzeugaufhängung darstellt;
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5B eine
Experimentalanalyseansicht, welche die Rollreaktionskraft des Torsionsträgers der herkömmlichen
Fahrzeugaufhängung
darstellt;
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5C eine
Experimentalanalyseansicht, welche die Aufwärts- und Abwärtshaltbarkeit
der herkömmlichen
Fahrzeugaufhängung
darstellt;
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6 eine
perspektivische Ansicht eines Torsionsträgers einer Fahrzeugaufhängung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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7 einen
Schnitt entlang der Linie F-F in 6;
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8 einen
Schnitt entlang der Linie G-G in 6;
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9A eine
Experimentalanalyseansicht, die das Rollen des Torsionsträgers und
die Reaktionskraft einer Aufhängungsfeder
einer Fahrzugaufhängung
gemäß der Ausführungsform
der Erfindung darstellt;
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9B eine
Experimentalanalyseansicht, welche die Rollreaktionskraft des Torsionsträgers einer
Fahrzeugaufhängung
gemäß der Ausführungsform
der Erfindung darstellt; und
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9C eine
Experimentalanalyseansicht, welche die Aufwärts- und Abwärtshaltbarkeit
einer Fahrzeugaufhängung
gemäß der Ausführungsform der
Erfindung darstellt.
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Mit
Bezug auf die Zeichnung werden beispielhafte Ausführungsformen
der Erfindung ausführlich
beschrieben.
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Zur
Erleichterung der Erläuterung
ist die Querrichtung des Fahrzeuges durch den Pfeil X angezeigt,
die Längsrichtung
des Fahrzeuges ist durch den Pfeil Y angezeigt, und die Auf- und Abrichtung des
Fahrzeug ist durch den Pfeil Z angezeigt.
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Ein
Torsionsträger
einer Fahrzeugaufhängung
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist ein Torsionsträger
des Rohrträgertyps
und wird durch Pressen eines Rohrelements mittels einer Presse, die
auf- und ab bewegt wird, hergestellt. Hier wird zur Erleichterung
der Erläuterung
ein Abschnitt des Torsionsträgers,
der an der oberen Seite angeordnet ist, d. h. ein Abschnitt, der
in 7 mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet
ist, als Oberseite bezeichnet, und ein Abschnitt, der mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet
ist, wird als Unterseite bezeichnet.
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Der
Torsionsträger
weist einen ersten Bereich A, in welchem die Oberseite 10 und
die Unterseite 12 miteinander in Kontakt stehen und der
in Querrichtung des Fahrzeuges von der Mitte zu dem Ende verläuft, einen
zweiten Bereich B, der sich von dem ersten Bereich A erstreckt und
von dem sich die Oberseite 10 und die Unterseite 12 allmählich voneinander
entfernen, und einen dritten Bereich C auf, der sich von dem zweiten
Bereich B zum Halten eines gleichmäßigen Abstandes zwischen der
Oberseite 10 und der Unterseite 12 erstreckt.
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Der
erste Bereich A des Torsionsträgers
ist um die Mitte in Längsrichtung
des Fahrzeuges nach unten gebogen. Mit anderen Worten hat der erste
Bereich A des Torsionsträgers
etwa eine V- oder U-Form.
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Insbesondere
sind im ersten Bereich A des Torsionsträgers die Oberseite 10 und
die Unterseite 12 voneinander entfernt. Der Abstand zwischen
der Oberseite 10 und der Unterseite 12 ist kleiner
als der Abstand zwischen dem vorderen und dem hinteren Endstück 2 und 4,
welche an den Enden in Längsrichtung
des Fahrzeuges ausgebildet sind. Der Abstand zwischen der Oberseite 10 und
der Unterseite 12 ist etwa 0,2 mm.
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In
dieser Ausführungsform
der Erfindung sind zur Erleichterung der Erläuterung die Oberseite 10 und
die Unterseite 12 als separate Teile beschrieben. Jedoch
versteht es sich trotz der Beschreibung, dass der Torsionsträger durch
Modifizieren der Form eines einzelnen Rohrelements hergestellt wird,
dass das vordere und das hintere Endstück 2 und 4 an
der Grenze zwischen der Oberseite 10 und der Unterseite 12 ausgebildet
sind.
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In
dieser Ausführungsform
der Erfindung werden das vordere und das hintere Endstück 2 und 4 in
unterschiedlicher Größe hergestellt.
Dies ist deshalb, da die auf die Vorder- und Rückseite des Torsionsträgers ausgeübten Spannungen
unterschiedlich sind.
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Dies
wird nun ausführlich
beschrieben. Die durch Rollen an dem hinteren Endstück 4 verursachte
Scherung und die durch Biegung an dem hinteren Endstück 4 verursachte
Reaktionskraft sind in der Richtung verschieden, so dass die Scherung
und die Reaktionskraft aufgehoben werden. Jedoch ist, da die durch
Rollen verursachte Scherung und die durch Biegung an dem vorderen
Endstück 2 verursachte Reaktionskraft
dieselbe Richtung haben, die an der Vorderseite des Torsionsträgers ausgeübte Spannung
stärker.
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Um
die Differenz der Spannungen zu kompensieren, ist in der Ausführungsform
der Erfindung das hintere Endstück 4 größer als
das vordere Endstück 2.
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Vorzugsweise
ist der Krümmungsradius
des unteren Endes des abgerundeten hinteren Endstücks 4 größer als
der des unteren Endes des abgerundeten vorderen Endstücks 2.
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Daher
ist gemäß der Ausführungsform
der Erfindung die Höhe
von dem unteren Ende des hinteren Endstücks 4 zu dem vorlaufenden
Ende des hinteren Endstücks 4,
von dem sich die Oberseite 10 und die Unterseite 12 voneinander
zu entfernen beginnen, größer als
die Höhe
von dem unteren Ende des vorderen Endstücks 2 zu dem vorlaufenden Ende
des vorderen Endstücks 2,
von dem sich die Oberseite 10 und die Unterseite 12 voneinander
zu entfernen beginnen.
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Wie
in 8 gezeigt, ist seitlich der Mitte in Längsrichtung
des Fahrzeuges betrachtet eine obere Linie 20, die von
der Oberseite 10 gebildet wird, eine etwa horizontale Linie,
und eine untere Linie 22, die von der Unterseite 12 gebildet
wird, hat wenigstens zwei Linien, die wenigstens einmal von einer
Stelle, wo die Oberseite 10 und die Unterseite 12 voneinander
entfernt werden, zu einer Stelle, wo der Abstand zwischen der Oberseite 10 und
der Unterseite 12 beibehalten wird, gebogen sind.
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In
diesem Falle ist die untere Linie 22 in Querrichtung des
Fahrzeuges nach unten geneigt und an der Stelle, wo die Oberseite
und die Unterseite 10 und 12 allmählich voneinander
entfernt werden, wenigstens einmal gebogen, so dass ein Änderungsrate
in Querrichtung des Fahrzeuges minimiert wird. Mit anderen Worten
weist die untere Linie 22 einen ersten linearen Abschnitt 23,
der von der Mitte zu dem Ende in Querrichtung des Fahrzeuges etwa
horizontal verläuft,
einen zweiten linearen Abschnitt 24, der sich von dem ersten linearen
Abschnitt 23 um eine vorbestimmte Schrägung nach unten geneigt erstreckt,
einen dritten linearen Abschnitt 25, der sich von dem zweiten
linearen Abschnitt 24 um eine Schrägung, die größer als
die des zweiten linearen Abschnitts 24 ist, nach unten
geneigt erstreckt, und einen vierten linearen Abschnitt 26 auf,
der sich von dem dritten linearen Abschnitt 25 annähernd horizontal
erstreckt.
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Die
Grenzen zwischen den jeweiligen linearen Abschnitten 23, 24, 25 und 26 sind
vorzugsweise abgerundet, um zu verhindern, dass die Spannung infolge
des Rollens und Biegens konzentriert wird.
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Der
Torsionsträger
gemäß der Ausführungsform
der Erfindung ist derart konfiguriert, dass das hintere Endstück 4 größer als
das vordere Endstück 2 ist
und die Oberseite 10 und die Unterseite 12 im Verlauf
zu den Enden in Querrichtung des Fahrzeuges allmählich voneinander entfernt
werden, so dass die Rollsteifigkeit erhöht werden kann, wie in 9C gezeigt
ist, und die Haltbarkeit im Vergleich zu jener in den 5A bis 5C verbessert
werden kann.
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Bei
dem Torsionsträger
einer Fahrzeugaufhängung
gemäß der vorliegenden
Erfindung weicht das vordere Endstück in der Abmessung von dem hinteren
Endstück
ab, und insbesondere wird das hintere Endstück größer als das vordere Endstück hergestellt,
so dass die Rollsteifigkeit erhöht
werden kann und die Haltbarkeit lediglich durch Änderung der Form verbessert
werden kann.