DE102008015705A1

DE102008015705A1 - Connecting rod for use in wheel suspension of vehicle, is formed as circular closed hollow section over entire length between end sections

Info

Publication number: DE102008015705A1
Application number: DE102008015705A
Authority: DE
Inventors: Matthias Voigt; Heiko Kempe
Original assignee: IFC Composite GmbH
Current assignee: IFC Composite GmbH
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2010-01-28

Abstract

The connecting rod (1) is formed as circular closed hollow section (8) over the entire length between end sections (3,6). The connecting rod is connected with the end section at a wheel carrier (4) of a wheel (5). The connecting rod is made up of fiber-reinforced plastic material. The wheel carrier is guided and spring loaded by the connecting rod. The hollow section is made up of glass-fiber reinforced plastic, carbon-fiber-reinforced plastic, carbon-fiber-reinforced carbon or long-fiber-reinforced thermoplastic.

Description

Die Erfindung betrifft einen Lenker einer Radaufhängung eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a handlebar of a suspension of a Vehicle according to the preamble of the claim 1.

Derartige Lenker werden beispielsweise als Längs- oder Querlenker in Mehrlenkerachsen oder Dreieckslenker in Federbeinachsen von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Bei der Auslegung solcher Lenker sind eine Vielzahl von zum Teil widerstreitenden Zielen miteinander in Einklang zu bringen. Für eine möglichst leichtgewichtige Ausgestaltung ist es wünschenswert, den Lenker dünnwandig auszubilden oder Leichtbauwerkstoffe einzusetzen. Andererseits muss jedoch stets eine ausreichende Tragfähigkeit gewährleistet werden. Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass der Lenker im eingebauten Zustand in einem Kraftfahrzeug während des Fahrbetriebs komplexen Belastungen unterworfen wird, wobei einzelne Bereiche stärker, andere hingegen schwächer beansprucht werden.such Handlebars are used, for example, as longitudinal or transverse link in multi-link axles or wishbones in strut axles of motor vehicles used. In the interpretation of such handlebars are a variety of partially conflicting goals bring. For a lightweight design as possible it is desirable to make the handlebar thin-walled or Use lightweight materials. On the other hand, however, always must ensures a sufficient load capacity become. Furthermore, it should be noted that the handlebar when installed in a motor vehicle during the Driving is subjected to complex loads, with individual Areas stronger, others less stressed become.

Im Hinblick auf ein möglichst geringes Gewicht und eine hohe Bauteilfestigkeit wird daher angestrebt, die Geometrie des Lenkers den auftretenden Belastungen anzupassen. Gerade durch die fertigungstechnischen Möglichkeiten sind hier jedoch deutliche Grenzen gesetzt. Diese liegen nicht allein im technologischen Bereich. Vielmehr sind bei einer Serienfertigung vor allem wirtschaftliche Gesichtspunkte zu berücksichtigen, die sich in dem Erfordernis einer möglichst einfachen und kostengünstigen Herstellung widerspiegeln.in the With regard to the lowest possible weight and a high Component strength is therefore sought, the geometry of the handlebar adjust the occurring loads. Especially through the manufacturing technology There are, however, clear limits to this. These are not alone in the technological field. Rather, they are in mass production, above all, economic considerations to take into account, in the requirement of a possible simple and inexpensive manufacturing.

Aus dem Stand der Technik ist es bereits bekannt, Lenker aus faserverstärktem Kunststoff herzustellen. Aus der US 4,557,500 A1 ist eine vordere oder hintere Aufhängung für ein Kraftfahrzeug mit einer Blattfeder aus Verbundmaterial bekannt, wobei die Blattfeder am Gestell des Fahrzeuges befestigt ist und mit ihrem freien Ende den Radträger und den Stoßdämpfer stützt, wobei die Blattfeder in ihrer vertikalen Symmetrieebene eine Höhe aufweist, die etwa ab ihrem Befestigungspunkt am Fahrgestell zu dem oder den Enden hin zunimmt, welche die Radstützen tragen.From the prior art, it is already known to produce handlebars made of fiber-reinforced plastic. From the US 4,557,500 A1 a front or rear suspension for a motor vehicle with a composite leaf spring is known, wherein the leaf spring is fixed to the frame of the vehicle and supports the wheel carrier and the shock absorber with its free end, wherein the leaf spring in its vertical plane of symmetry has a height which is approximately increases from its attachment point on the chassis to the one or more ends, which carry the wheel supports.

Aus der US 6,811,169 B2 ist eine Radaufhängung bekannt, bei welcher eine Blattfeder aus einem Kunststoffverbund-Material mit annähernd rechteckigem Querschnitt einen sinusförmigen Verlauf aufweist, wobei ein Ende der Blattfeder mit dem Radträger verbunden und ein anderer Abschnitt karosserieseitig eingespannt ist.From the US Pat. No. 6,811,169 B2 a suspension is known in which a leaf spring made of a plastic composite material having an approximately rectangular cross section has a sinusoidal profile, wherein one end of the leaf spring connected to the wheel carrier and another portion is clamped body side.

Aus der DE 10 2006 024 605 A1 ist schließlich ein Lenker gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt, welcher aus einem faserverstärktem Kunststoffmaterial besteht und mit einem Endabschnitt letztlich an einem Radträger oder dergleichen angelenkt ist, während der andere Endabschnitt des Lenkers am Fahrzeug-Aufbau abgestützt ist, wobei der Lenker bezüglich des Radträgers bzw. bezüglich des an diesem angebrachten Rades sowohl eine Führungsfunktion als auch eine Federungsfunktion wahrnimmt und für letzteres nach Art eines Biegebalkens ausgebildet ist. Dieser Lenker weist einen relativ biegesteifen Abschnitt auf, der sich vom Radträger zu einer geeigneten, eine gewünschte Radträger-Bewegung ermöglichenden gelenkigen, als Schwenkachse dienenden Abstützung am Fahrzeug-Aufbau erstreckt. Hieran anschließend weist der Lenker einen demgegenüber biegeweicheren Abschnitt auf, der mit seinem freien Ende ebenfalls letztlich am Fahrzeug-Aufbau abgestützt ist.From the DE 10 2006 024 605 A1 Finally, a handlebar according to the preamble of claim 1 is known, which consists of a fiber-reinforced plastic material and is finally hinged to one end of a wheel or the like, while the other end portion of the handlebar is supported on the vehicle body, wherein the handlebar with respect to the wheel carrier or with respect to the attached to this wheel performs both a guide function and a suspension function and is designed for the latter in the manner of a bending beam. This link has a relatively rigid portion which extends from the wheel to a suitable, a desired wheel carrier movement enabling pivotal serving as a pivot axis support on the vehicle body. Following this, the handlebar on the other hand a bend softer section, which is also ultimately supported with its free end on the vehicle body.

Bei diesem Lenker gemäß der DE 10 2006 024 605 A1 wird also eine quasi zweigeteilte Lenkerausführung vorgeschlagen, wobei sowohl die Führungsfunktion als auch die Federungsfunktion in einem einzigen Lenker bzw. einem einzigen, zusammenhängenden Bauteil integriert sind. Dabei weist dieser Lenker zwei Abschnitte mit höchst unterschiedlichem Querschnitt auf. Ein biegeweicher, als Blattfeder ausgebildeter Abschnitt des Lenkers übernimmt dabei die Federungs-Funktion, während die Radführungs-Funktion von einem biegesteiferen Abschnitt mit kreisrunden Querschnitt übernommen wird, der sich von einem Radträger zu einem geeigneten gelenkigen Anlenkpunkt am Fahrzeug-Aufbau erstreckt. Jenseits dieses gelenkigen Anlenkpunktes, d. h. an von dem Radträger abgewandte Seite des Anlenkpunktes, schließt sich dann der zweite, die Federungs-Funktion übernehmende Abschnitt des Lenkers an. Durch diese Ausgestaltung lässt sich eine erhebliche Bauraum-Reduzierung erzielen und es wird möglich, die sonst notwendige Schraubenfeder, welche koaxial um einen Stoßdämpfer angeordnet ist, nicht mehr zu verbauen.In this handlebar according to the DE 10 2006 024 605 A1 Thus, a quasi two-part handlebar design is proposed, wherein both the guide function and the suspension function are integrated in a single link or a single, contiguous component. In this case, this link has two sections with a very different cross-section. A flexurally soft, designed as a leaf spring portion of the handlebar assumes the suspension function, while the wheel guide function is taken over by a more rigid section with a circular cross section, which extends from a wheel to a suitable articulated pivot point on the vehicle body. Beyond this articulated pivot point, that is, on the side facing away from the wheel carrier side of the articulation point, then joins the second, the suspension function acquiring section of the handlebar. By this configuration, a considerable space reduction can be achieved and it is possible, the otherwise necessary coil spring, which is arranged coaxially around a shock absorber, not to obstruct.

Jedoch bietet auch dieser bekannte Lenker noch Möglichkeiten für Verbesserungen. Denn nachteilig an dieser Ausgestaltung eines Lenkers ist der relativ komplexe Querschnitt des Lenkers über seine Länge, welcher einen flachen, als Biegefeder dienenden Abschnitt und einen sich daran fließend anschließenden rohrförmigen Abschnitt mit kreisrundem Querschnitt aufweist. Ein solches Bauteil erfordert einen hohen Herstellaufwand, zumal der Lenker aus einem faserverstärkten Kunststoff besteht, wobei die zwei höchst unterschiedlichen Abschnitte aus unterschiedlichen Materialien bestehen.however also offers this famous handlebars still possibilities for Improvements. Because disadvantageous in this embodiment of a handlebar is the relatively complex cross-section of the handlebar over its length, which a flat, serving as a spiral spring portion and a flowing thereafter tubular Having a section with a circular cross-section. Such a component requires a high manufacturing cost, especially the handlebar from a fiber reinforced plastic, the two highest different sections made of different materials.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Lenker der eingangs geschilderten Art zu schaffen, welcher einfach herzustellen ist und welcher sowohl die Führungsfunktion als auch die Federungsfunktion an der Radaufhängung dauerhaft wahrnehmen kann.In front In this background, the invention is based on the object Handlebar of the kind described to create, which is easy and which is both the leadership function as also the suspension function on the suspension permanently can perceive.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.The Solution to this problem arises from the features of Main claim, while advantageous embodiments and Further developments of the invention, the dependent claims are.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die gestellte Aufgabe dadurch lösen lässt, dass der Lenker als ein über seine gesamte Länge geschlossenes Hohlprofil ausgebildet ist. Unter einem Lenker mit einem geschlossenen Hohlprofil wird definitionsgemäß ein Lenker verstanden, dessen Querschnittsgeometrie senkrecht zur Längserstreckung desselben unter Einschluss eines Hohlraumes einen geschlossenen Verlauf aufweist, also bei spielsweise einen kreisförmigen oder elliptischen Querschnitt aufweist, nicht jedoch einen U-förmigen Querschnitt. Ein solcher Lenker lässt sich vergleichsweise einfach herstellen sowie baulich an alle Lasterfordernisse anpassen.Of the Invention is based on the finding that the asked Problem solved by the fact that the driver as a closed over its entire length hollow profile is trained. Under a handlebar with a closed hollow profile By definition, a handlebar is understood whose cross-sectional geometry perpendicular to the longitudinal extent of the same under inclusion a cavity has a closed course, so for example has a circular or elliptical cross-section, but not a U-shaped cross-section. Such a Handlebar is comparatively easy to manufacture as well structurally adapt to all load requirements.

Demnach geht die Erfindung aus von einem Lenker einer Radaufhängung eines Fahrzeugs, der mit einem Endabschnitt an einem Radträger eines Rades angelenkt ist, während der andere Endabschnitt des Lenkers am Fahrzeug-Aufbau abgestützt ist, wobei der Lenker aus faserverstärktem Kunststoffmaterial besteht und wobei der Radträger durch den Lenker geführt und gefedert ist. Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die Erfindung außerdem vor, dass der Lenker über seine gesamte Länge zwischen seinen Endabschnitten als umfänglich geschlossenes Hohlprofil ausgebildet ist.Therefore The invention is based on a handlebar of a suspension of a vehicle having an end portion on a wheel carrier one wheel is articulated while the other end section the handlebar is supported on the vehicle body, wherein the Handlebar made of fiber-reinforced plastic material and wherein the wheel carrier is guided by the handlebar and is sprung. To solve the task looks The invention also provides that the handlebars over its entire length between its end sections as circumferentially closed hollow profile is formed.

Überraschend konnte festgestellt werden, dass sich mit dieser Ausgestaltung der aus der DE 10 2006 024 605 A1 bekannte Lenker auf einfache Weise entscheidend vereinfachen und verbessern lässt, nämlich dadurch, dass der Lenker über seine gesamte Länge als umfänglich geschlossenes Hohlprofil ausgebildet ist. Dies erleichtert nicht nur auf besondere Weise die Herstellbarkeit des Faserverbund-Lenkers, sondern auch seine Eigenschaften hinsichtlich seiner zur Führung des Rades notwendigen Steifigkeit und seines Federungsvermögens zur Abfederung des Rades. Denn mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Lenker lässt sich auf die sonst notwendige Schraubenfeder verzichten, welche bisher koaxial um einen Stoßdämpfer herum angeordnet und gegebenenfalls mit dem Lenker verbunden ist. Die individuell auszuwählende Querschnittsgeometrie des Lenkers über dessen Länge macht eine optimale Führung eines Rades und seine Federung möglich.Surprisingly, it was found that with this embodiment of the DE 10 2006 024 605 A1 Known handlebar in a simple way can simplify crucial and improve, namely the fact that the handlebar is formed over its entire length as a circumferentially closed hollow profile. This not only facilitates in a special way the manufacturability of the fiber composite handlebar, but also its properties in terms of its necessary to guide the wheel rigidity and its resilience to cushion the wheel. Because with the inventively designed handlebar can be dispensed with the otherwise necessary coil spring, which is previously arranged coaxially around a shock absorber around and optionally connected to the handlebar. The individually selected cross-sectional geometry of the handlebar over its length makes optimal guidance of a wheel and its suspension possible.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Lenker über seine gesamte Länge oder in Abschnitten seiner Länge zwischen den Endabschnitten eine geschlossene Querschnittsgeometrie aufweist, die zumindest einer speziellen Polynomfunktion folgt. Diese Polynomfunktion ist derart, dass sie den Belastungsverlauf des Lenkers über dessen Längserstreckung während des Betriebs berücksichtigt. So kann vorgesehen sein, dass der Lenker über seine gesamte Länge zwischen den Endabschnitten oder in Abschnitten seiner Länge eine kreisförmige oder eine elliptische Querschnittsgeometrie aufweist. Weiter kann der Lenker über seine gesamte Länge zwischen den Endabschnitten oder in Abschnitten seiner Länge eine kreuzförmige oder kleeblattförmige Querschnittsgeometrie aufweisen.According to one Further training is provided that the driver over his entire length or in sections of its length between the end sections a closed cross-sectional geometry which follows at least one special polynomial function. This polynomial function is such that it matches the load history of the handlebar over its longitudinal extent during of the operation. Thus it can be provided that the handlebars over its entire length between the End portions or in sections of its length a circular or has an elliptical cross-sectional geometry. Next can the handlebars over its entire length between the End sections or in sections of its length a cruciform or cloverleaf cross-sectional geometry.

Dabei braucht die genannte Querschnittsgeometrie über die Länge des Lenkers nicht konstant sein. Daher sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die kreisförmige, elliptische, kreuzförmige oder kleeblattförmige Querschnittsgeometrie des Lenkers zwischen den Endabschnitten desselben oder in Abschnitten seiner Länge unterschiedlich ausgebildet ist. Auch bei dieser Formgebung wird das grundlegende Bauprinzip der Erfindung eingehalten, wobei der Lenker jedoch über seine Längserstreckung unterschiedliche Querschnittsgeometrien aufweist.there needs the mentioned cross-sectional geometry over the length the handlebar is not constant. Therefore, sees a further embodiment invention that the circular, elliptical, cross-shaped or cloverleaf cross-sectional geometry of Handlebar between the end sections of the same or in sections its length is designed differently. Also at This shaping becomes the fundamental construction principle of the invention However, the handlebars over its longitudinal extent has different cross-sectional geometries.

In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass die senkrecht zur Längserstreckung des Lenkers ausgebildeten Stege der kreuzförmigen oder kleeblattförmige Querschnittsgeometrie (also die Kreuz-Schenkel oder die Kleeblatt-Schenkel) über die axiale Erstreckung des Lenkers unterschiedliche Ausdehnungen aufweisen. Die unterschiedliche Ausdehnung kann dabei die Breite senkrecht zur Längserstreckung des Lenkers und/oder die Wanddicke des Lenkers an der jeweiligen Stelle betreffen. So kann weiter vorgesehen sein, dass die Wandstärken des Lenkers über dessen axiale Erstreckung aber auch in der gleichen Querschnittsebene unterschiedlich ausgebildet sind.In In this context, it can be provided that the perpendicular to Longitudinal extension of the handlebar trained webs of the cross-shaped or cloverleaf cross-sectional geometry (ie the cross-thighs or the cloverleaf legs) over the axial extent of the handlebar have different dimensions. The different ones Expansion can be the width perpendicular to the longitudinal extent of the handlebar and / or the wall thickness of the handlebar to the respective Concern. Thus, it can be further provided that the wall thicknesses of the Handlebar over the axial extent but also in the the same cross-sectional plane are formed differently.

Gemäß einer anderen Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Material, aus dem der Lenker aufgebaut ist, über dessen axiale und/oder radiale Erstreckung unterschiedlich ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Orientierung bzw. der Anstellwinkel der verbauten Fasern zur Längsachse des Faserverbund-Lenkers über deren Längserstreckung unterschiedlich sein. Ebenso ist es möglich, in Abhängigkeit von der Längserstreckung des Lenkers den Faservo lumenanteil zu variieren, um den Lenker an der jeweiligen Stelle gezielt biegeweicher oder biegesteifer zu gestalten.According to one Another training is provided that the material from which the handlebar is constructed, via its axial and / or radial Extension is designed differently. For example, can the orientation or the angle of attack of the installed fibers for Longitudinal axis of the fiber composite handlebar over the Longitudinal extent be different. It is also possible depending on the longitudinal extent of the handlebar to vary the Faservo lumenanteil to the handlebars at the respective Make targeted bending soft or bending resistant.

Weiter sieht die Erfindung vor, dass der Lenker als Längslenker ausgebildet ist. Alternativ oder kumulativ kann vorgesehen sein, dass der Lenker als Querlenker ausgebildet ist.Further the invention provides that the link as a trailing arm is trained. Alternatively or cumulatively, it can be provided that the link is designed as a wishbone.

In anderen praktischen Weiterbildungen kann vorgesehen sein, dass das Hohlprofil des Lenkers über seine Länge einen S-Schlag aufweist, wobei eine Krümmung des Hohlprofils von einem Endabschnitt bis zu dem anderen Endabschnitt eine Krümmungsumkehr etwa in der Mitte der Krümmung aufweist.In other practical developments may be provided that the hollow profile of the handlebar has an S-stroke over its length, where at a curvature of the hollow profile from one end portion to the other end portion has a curvature reversal approximately in the middle of the curvature.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Lenker als Kragarm ausgebildet ist, dessen Längssteifigkeit mit zunehmender Auslenkung abnimmt.A Another embodiment of the invention provides that the handlebar as Kragarm is formed, the longitudinal stiffness with increasing Deflection decreases.

Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung vorzusehen, dass die Endabschnitte mit tangentialem Einlauf in die durch den Radträger und durch den Fahrzeug-Aufbau gebildeten Lagerstellen eingreifen.As well it is within the scope of the invention to provide that the end sections with tangential inlet in through the wheel carrier and engage bearings formed by the vehicle body.

Weiter kann vorgesehen sein, dass das Verhältnis zwischen der Breite und der Höhe des als Rohr ausgebildeten Hohlprofils zwischen 1,01:1 und 4:1, vorzugsweise 2:1 beträgt.Further can be provided that the relationship between the Width and height of the tube formed as a hollow profile between 1.01: 1 and 4: 1, preferably 2: 1.

Besonders vorteilhaft ist schließlich eine Ausgestaltung der Erfindung, die sich dadurch auszeichnet, dass das Hohlprofil des Lenkers aus glasfaserverstärktem Kunststoff, aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, aus kohlenstofffaserverstärktem Kohlenstoff oder aus einem langfaserverstärktem Thermoplast besteht. Die Fasern erstrecken sich dabei vorzugsweise ungeschnitten von einem axialen Ende zu dem anderen axialen Ende des Lenkers.Especially finally advantageous is an embodiment of the invention, which is characterized in that the hollow profile of the handlebar fiberglass reinforced plastic, carbon fiber reinforced Plastic, carbon fiber reinforced carbon or consists of a long fiber reinforced thermoplastic. The fibers preferably extend uncut from an axial end to the other axial end of the handlebar.

Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. In dieser zeigtto Clarification of the invention, the description is a drawing attached. In this shows

1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lenkers an einem Fahrzeugrad von der Seite, 1 a first embodiment of a link according to the invention on a vehicle wheel from the side,

2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lenkers von hinten, 2 A second embodiment of a handlebar according to the invention from behind,

3 den Lenker aus 1 und 2 in perspektivischer Ansicht, 3 the handlebars off 1 and 2 in perspective view,

4 einen Abschnitt des Lenkers aus 3 und 4 in perspektivischer Ansicht, und 4 a section of the handlebar 3 and 4 in perspective view, and

5 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Lenker mit nichtsymmetrischer Querschnittsgeometrie. 5 a cross section through a handlebar according to the invention with non-symmetrical cross-sectional geometry.

Demnach ist in 1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Lenkers 1 einer hinteren Radaufhängung eines nicht dargestellten Fahrzeugs von der Seite dargestellt. Der in 1 als Längslenker 2 ausgebildete Lenker 1 ist mit einem Endabschnitt 3 an einem Radträger 4 eines Rades 5 angelenkt, während der andere Endabschnitt 6 des Lenkers 1 am nur angedeuteten Fahrzeug-Aufbau 7 abgestützt ist. Der Lenker 1 besteht aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial und ist als umfänglich geschlossenes Hohlprofil 8 bzw. Rohr ausgebildet, welches über seine gesamte Länge zwischen den beiden Endabschnitten 3, 6 einen elliptischen Querschnitt aufweist, worauf in Bezug auf die 3 und 4 noch näher eingegangen werden wird.Accordingly, in 1 schematically a first embodiment of a handlebar 1 a rear suspension of a vehicle, not shown from the side. The in 1 as a trailing arm 2 trained handlebars 1 is with an end section 3 on a wheel carrier 4 a wheel 5 hinged, while the other end portion 6 of the handlebar 1 on only indicated vehicle body 7 is supported. The driver 1 consists of a fiber-reinforced plastic material and is designed as a circumferentially closed hollow profile 8th or pipe formed over its entire length between the two end portions 3 . 6 has an elliptical cross section, with respect to the 3 and 4 will be discussed in more detail.

In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen und ebenfalls als elliptisches Hohlprofil 8 ausgebildeten Lenkers 1' einer Radaufhängung 9 von hinten gesehen dargestellt. Bei dieser Radaufhängung 9 ist der Längslenker 2', an welchem der Radträger 4 und das Rad 5 angebracht sind, konventionell ausgebildet, ebenso wie ein unterer Querlenker 10. Der Lenker 1', welcher ansonsten wie der Lenker 1 aus 1 als geschlossenes Hohlprofil 8 bzw. Rohr aufgebaut ist, ist bei diesem Ausführungsbeispiel als oberer Querlenker 11 ausgebildet. Entsprechend ist ein vorderer Endabschnitt 3' des Lenkers 1' mit dem Längslenker 2' und ein hinterer Endabschnitt 6' des Lenkers 1' mit dem Fahrzeug-Aufbau 7 verbunden.In 2 is a second embodiment of an inventive and also as an elliptical hollow profile 8th trained driver 1' a suspension 9 seen from behind. In this suspension 9 is the trailing arm 2 ' on which the wheel carrier 4 and the wheel 5 are mounted conventionally formed, as well as a lower wishbone 10 , The driver 1' , which otherwise like the handlebar 1 out 1 as a closed hollow profile 8th or tube is constructed, in this embodiment, as the upper wishbone 11 educated. Accordingly, a front end portion 3 ' of the handlebar 1' with the trailing arm 2 ' and a rear end portion 6 ' of the handlebar 1' with the vehicle bodywork 7 connected.

Der Lenker 1 bzw. 1' ist in 3 in perspektivischer Darstellung in einem Raum mit den Achsen X, Y und Z abgebildet. Wie dort zu erkennen ist, weist der Lenker 1, 1' einen S-Schlag, also eine Krümmung mit etwa in der Krümmungsmitte befindlicher Krümmungsumkehr und eine dreifache Steigung auf, insofern, dass je nach Lage des vorderen Endabschnitts 3, 3' und des hinteren Endabschnitts 6, 6' des Lenkers 1, 1' die Werte auf den Achsen X, Y, Z den Wert Null oder den Maximalwert erreichen. Die genaue geometrische Ausbildung des S-Schlags hängt unter anderem vom vorhandenen Bauraum und/oder von den auftretenden Betriebslasten auf den Lenker 1, 1' ab.The driver 1 respectively. 1' is in 3 shown in perspective in a room with the axes X, Y and Z. As can be seen there, the handlebars 1 . 1' an S-beat, that is, a curvature with approximately in the center of curvature located curvature reversal and a threefold pitch, in that, depending on the position of the front end portion 3 . 3 ' and the rear end portion 6 . 6 ' of the handlebar 1 . 1' the values on the axes X, Y, Z reach the value zero or the maximum value. The exact geometric design of the S-Hitch depends inter alia on the available space and / or the operating loads that occur on the handlebars 1 . 1' from.

Ist der Lenker als Längslenker 2 entsprechend der Darstellung nach 1 ausgebildet, entspricht die Y-Achse der Längsrichtung des Fahrzeuges. Hierbei fungiert der Lenker 1 als Kragarm, dessen Längssteifigkeit mit zunehmender Auslenkung abnimmt. Dabei hat sich insbesondere der S-Schlag des Hohlprofils 8 als vorteilhaft hinsichtlich der gewünschten Eigenschaften Steifigkeit einerseits und Federungsvermögen andererseits herausgestellt, da in diesem Fall das Hohlprofil 8 bzw. der Lenker 1, 1' als Torsionsfeder wirkt. Ebenfalls von nicht unerheblicher Bedeutung hat es sich erwiesen, dass die Endabschnitte 3, 3' bzw. 6, 6' mit tangentialem Einlauf in die durch den Radträger 4 bzw. durch den Fahrzeug-Aufbau 7 gebildeten Lagerstellen versehen bzw. angeordnet sind.Is the handlebar as a trailing arm 2 as shown 1 formed, the Y-axis corresponds to the longitudinal direction of the vehicle. Here, the handlebar acts 1 as a cantilever whose longitudinal stiffness decreases with increasing deflection. In particular, the S-blow of the hollow profile has 8th stiffness on the one hand and resilience on the other hand pointed out as advantageous in terms of the desired properties, since in this case the hollow profile 8th or the handlebars 1 . 1' acts as a torsion spring. Also of considerable importance, it has been proven that the end sections 3 . 3 ' respectively. 6 . 6 ' with tangential inlet in through the wheel carrier 4 or by the vehicle body 7 provided bearings are arranged or arranged.

Die zuvor beschriebene Ausgestaltung des Hohlprofils 8 ist ein entscheidender Vorteil des erfindungsgemäßen Lenkers 1, 1'. Denn die bislang nicht oder nicht genügend berücksichtigten Querkräfte, welche insbesondere auf einen Längslenker 1 einwirken, werden bei der in 3 dargestellten Lösung eines Längslenkers 2 bzw. eines Querlenkers 11 quasi aufgehoben, so dass auf den Lenker 1, 1' nur eine Längskraft F_Y und eine Normalkraft F_Z einwirkt.The previously described embodiment of the hollow profile 8th is a decisive advantage of the handlebar according to the invention 1 . 1' , For the previously not or insufficiently considered lateral forces, which in particular a trailing arm 1 will act at the in 3 presented solution ei nes trailing arm 2 or a transverse link 11 quasi lifted, leaving the handlebars 1 . 1' only a longitudinal force F _Y and a normal force F _Z acts.

In 4 ist ein Endabschnitt 3 bzw. 3' des als elliptisches Rohr ausgebildeten Hohlprofils 8 des Lenkers 1 bzw. 1' in perspektivischer Darstellung mit Blick auf das Ende und das Innere des Hohlprofils 8 gezeigt. Das Hohlprofil 8 weist einen Außenmantel 12 und einen Innenmantel 13 auf, deren radialer Abstand zueinander die Dicke D der Rohrwandung 14 definiert. Die Dicke D der Rohrwandung 14 wird in Abhängigkeit des gewählten Materials des Hohlprofils 8 derart in ein Verhältnis zur Höhe H und zur Breite B des Hohlprofils gesetzt, dass der Lenker 1, 1' bezüglich der Funktionen Steifigkeit und Federungsvermögen optimiert ist. Das Hohlprofil 8 schließt dabei einen Hohlraum 16 ein.In 4 is an end section 3 respectively. 3 ' designed as an elliptical tube hollow profile 8th of the handlebar 1 respectively. 1' in perspective view of the end and the interior of the hollow profile 8th shown. The hollow profile 8th has an outer jacket 12 and an inner jacket 13 on, the radial distance from each other, the thickness D of the pipe wall 14 Are defined. The thickness D of the pipe wall 14 becomes dependent on the selected material of the hollow profile 8th set in such a relationship to the height H and the width B of the hollow profile that the handlebar 1 . 1' is optimized in terms of functions stiffness and resilience. The hollow profile 8th closes a cavity 16 one.

Um ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Führung, also Steifigkeit, und Federung zu erzielen, dient auch die Abstimmung zwischen der Höhe H und der Breite B des Hohlprofils 8. Im dargestellten Ausführungsbeispiel nach 4 beträgt das Verhältnis zwischen Breite B und Höhe H 2:1, so dass das Hohlprofil 8 den Querschnitt eines idealen Ovals erhält. Es lassen sich aber auch andere Höhen-/Breitenverhältnisse des elliptischen Querschnitts des Hohlprofils 8 bzw. Rohres realisieren, solange von dem geschlossenen Querschnittsprofil des Hohlprofils 8 nicht abgewichen wird. So kann das Verhältnis B:H zwischen 1,01:1 bis 4:1 betragen.In order to achieve a balance between leadership, so stiffness, and suspension, also serves the vote between the height H and the width B of the hollow profile 8th , In the illustrated embodiment according to 4 is the ratio between width B and height H 2: 1, so that the hollow section 8th gets the cross section of an ideal oval. But it can also be other height / width ratios of the elliptical cross section of the hollow profile 8th or realize tube, as long as the closed cross-sectional profile of the hollow profile 8th not deviated. Thus, the ratio B: H can be between 1.01: 1 to 4: 1.

Wichtig ist hierbei, dass der Umfang des Hohlprofils 8 über seine gesamte Länge geschlossen ist, also dass keinerlei Unterbrechungen in radialer bzw. axialer Richtung vorhanden sind. Denn derartige Unterbrechungen in Form von jeweils nach außen offenen Schlitzen, Bohrungen oder dergleichen würden die Federungs- und Führungscharakteristika des Hohlprofils negativ beeinflussen und im normalen Fahrbetrieb zudem die Gefahr darstellen, dass unerwünschte Fremdkörper oder Wasser in das Hohlprofil 8 eindringen und dieses beschädigen könnten.It is important that the circumference of the hollow profile 8th is closed over its entire length, so that no interruptions in the radial or axial direction are present. Because such interruptions in the form of each outwardly open slots, holes or the like would adversely affect the suspension and leadership characteristics of the hollow profile and also represent the risk in normal driving that unwanted foreign body or water in the hollow section 8th could penetrate and damage this.

5 zeigt schließlich einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Längsträger 1'', dessen Hohlprofil eine kleeblattförmige bzw. kreuzförmige Querschnittsgeometrie aufweist. Demnach weist der Längsträger 1'' zumindest über einen mehr oder weniger langen Längsabschnitt vier miteinander verbundene Stege 15a, 15b, 15c und 15c auf, die in Abhängigkeit von der örtlich zu erwartenden Betriebsbelastung des Längsträgers 1'' unterschiedliche Steg-Geometrien aufweisen. Deutlich erkennbar weisen die Stege 15a und 15d eine größere Erstreckung L1, L2 senkrecht zur Längsachse des Längsträgers 1'' auf als die beiden anderen Stege 15b und 15c. Zudem ist die Wanddicke D1 des Steges 15a in diesem Ausführungsbeispiel deutlich größer als die der anderen Stege 15b bis 15d, sowie die Wanddicke D2 aller Stege 15a bis 15c radial innen kleiner als radial außen (D1). Auch bei diesem Längsträger 1'' schließt das durch die Stege 15a bis 15c gebildete Hohlprofil einen Hohlraum 16 ein. 5 finally shows a cross section through a side member according to the invention 1'' whose hollow profile has a cloverleaf-shaped or cross-shaped cross-sectional geometry. Accordingly, the side member has 1'' at least over a more or less long longitudinal section four interconnected webs 15a . 15b . 15c and 15c depending on the locally expected operating load of the longitudinal member 1'' have different web geometries. The webs are clearly recognizable 15a and 15d a greater extent L1, L2 perpendicular to the longitudinal axis of the longitudinal member 1'' on as the other two bridges 15b and 15c , In addition, the wall thickness D1 of the web 15a in this embodiment, significantly larger than that of the other webs 15b to 15d , as well as the wall thickness D2 of all webs 15a to 15c radially inside smaller than radially outside (D1). Also with this side member 1'' close that by the footbridges 15a to 15c formed hollow profile a cavity 16 one.

Bezüglich des Materials des Hohlprofils 8 kommen verschiedene Faser-Kunststoff-Verbund-Materialien infrage, welche sowohl tragende als auch federnde Eigenschaften aufweisen, insbesondere glasfaserverstärkter Kunststoff, kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff, kohlenstofffaserverstärkter Kohlenstoff oder langfaserverstärkte Thermoplaste. Die Ausrichtung, die Anzahl bzw. der Faservolumenanteil, der Durchmesser und der Aufbau der Fasern sowie der sie umgebenden Matrix werden nach den zu erwartenden fahrzeugspezifischen Betriebsbelastungen und Einbauverhältnissen ausgewählt bzw. an diese angepasst.Regarding the material of the hollow profile 8th There are various fiber-plastic composite materials in question, which have both supporting and resilient properties, in particular glass fiber reinforced plastic, carbon fiber reinforced plastic, carbon fiber reinforced carbon or long fiber reinforced thermoplastics. The orientation, the number or the fiber volume fraction, the diameter and the structure of the fibers and the matrix surrounding them are selected or adapted to the expected vehicle-specific operating loads and installation conditions.

11: Lenkerhandlebars
1'1': Lenkerhandlebars
1''1'': Lenkerhandlebars
22: LängslenkerTrailing arm
2'2 ': LängslenkerTrailing arm
33: Endabschnitt des Lenkers 1 End section of the handlebar 1
3'3 ': Endabschnitt des Lenkers 1' End section of the handlebar 1'
44: Radträgerwheel carrier
55: Radwheel
66: Endabschnitt des Lenkers 1 End section of the handlebar 1
6'6 ': Endabschnitt des Lenkers 1' End section of the handlebar 1'
77: Fahrzeug-AufbauA vehicle structure
88th: Hohlprofil, RohrHollow profile, pipe
99: RadaufhängungArm
1010: Unterer Querlenkerlower wishbone
1111: Oberer QuerlenkerOberer wishbone
1212: Außenmantel des Hohlprofils 8 Outer jacket of the hollow profile 8th
1313: Innenmantel des Hohlprofils 8 Inner jacket of the hollow profile 8th
1414: Rohrwandungpipe wall
15a15a: Stegweb
15b15b: Stegweb
15c15c: Stegweb
15d15d: Stegweb
BB: Breite des Hohlprofils 8 Width of the hollow profile 8th
D, D1, D2D D1, D2: Wandstärke des Hohlprofils bzw. StegsWall thickness of the hollow profile or web
F_Y F _Y: Längskraftlongitudinal force
F_Z F _Z: Normalkraftnormal force
HH: Höhe des Hohlprofils 8 Height of the hollow profile 8th
L1, L2L1, L2: Ausdehnung, Breite eines Stegs 15 Extension, width of a bridge 15
XX: Achseaxis
YY: Achseaxis
ZZ: Achseaxis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 4557500 A1 [0004]
US 6811169 B2 [0005]
- DE 102006024605 A1 [0006, 0007, 0013]

Claims

Handlebars ( 1 . 1' . 1'' ) a suspension ( 9 ) of a vehicle having an end section ( 3 ; 3 ' ) on a wheel carrier ( 4 ) of a wheel ( 5 ), while the other end portion ( 6 ; 6 ' ) of the handlebar ( 1 . 1' . 1'' ) on the vehicle body ( 7 ) is supported, wherein the handlebar ( 1 . 1' . 1'' ) consists of fiber-reinforced plastic material and wherein the wheel carrier ( 4 ) by the handlebar ( 1 . 1' . 1'' ) is guided and sprung, characterized in that the handlebar ( 1 . 1' . 1'' ) over its entire length between its end sections ( 3 . 6 ; 3 ' . 6 ' ) as a circumferentially closed hollow profile ( 8th ) is trained.

Handlebar according to claim 1, characterized in that the handlebar ( 1 ; 1' . 1'' ) over its entire length between the end sections ( 3 . 6 ; 3 ' . 6 ' ) or in sections of its length has a closed cross-sectional geometry, which follows at least one polynomial function, which the load history of the handlebar ( 1 ; 1' . 1'' ) taken into account over its longitudinal extent during operation.

Handlebar according to claim 1 or 2, characterized in that the handlebar ( 1 ; 1' ) over its entire length between the end sections ( 3 . 6 ; 3 ' . 6 ' ) or in sections of its length has a circular or elliptical cross-sectional geometry.

Handlebar according to claim 1 or 2, characterized in that the handlebar ( 1'' ) over its entire length between the end sections ( 3 . 6 ; 3 ' . 6 ' ) or in sections of its length has a cross-shaped or cloverleaf cross-sectional geometry.

Handlebar according to claim 3 or 4, characterized in that the circular, an elliptical or cross-shaped or cloverleaf cross-sectional geometry of the handlebar ( 1 ; 1' . 1'' ) between the end sections ( 3 . 6 ; 3 ' . 6 ' ) of the same is formed differently.

Handlebar according to one of claims 4 or 5, characterized in that perpendicular to the longitudinal extent of the handlebar ( 1'' ) trained webs ( 15a . 15b . 15c . 15d ) of the cross-shaped or cloverleaf-shaped cross-sectional geometry over the axial extent of the link ( 1 ) have different radial dimensions (L1, L2).

Handlebar according to one of claims 1 to 6, characterized in that the wall thicknesses (D, D1, D2) of the handlebar ( 1 . 1' . 1'' ) are designed differently over the axial extent.

Handlebar according to one of the preceding claims, characterized in that the wall thicknesses (D, D1, D2) of the handlebar ( 1 . 1' . 1'' ) are formed differently in the respective cross-sectional plane.

Handlebar according to one of the preceding claims, characterized in that the material from which the handlebar ( 1 . 1' . 1'' ) is constructed, is designed differently over the axial and / or radial extent.

Handlebar according to one of the preceding claims, characterized in that the handlebar ( 1 . 1' . 1'' ) as trailing arm ( 2 ) is trained.

Handlebar according to one of the preceding claims, characterized in that the handlebar ( 1 . 1' . 1'' ) as a wishbone ( 11 ) is trained.

Handlebar according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow profile ( 8th ) of the handlebar ( 1 . 1' . 1' ) has an S-beat over its length, wherein a curvature of the hollow profile ( 8th ) from an end section ( 3 ; 3 '; 6 ; 6 ' ) to the other end portion ( 3 ; 3 '; 6 ; 6 ' ) has a curvature reversal approximately in the middle of the curvature.

Handlebar according to one of the preceding claims, characterized in that the handlebar ( 1 . 1' . 1'' ) is designed as a cantilever, the longitudinal stiffness decreases with increasing deflection.

Handlebar according to one of the preceding claims, characterized in that the end sections ( 3 ; 3 '; 6 ; 6 ' ) with tangential inlet into the through the wheel carrier ( 4 ) and by the vehicle structure ( 7 ) bearing points are provided or arranged.

Handlebar according to one of the preceding claims, characterized in that the ratio between the width (B) and the height (H) of the hollow profile ( 8th ) of the handlebar is between 1.01: 1 and 4: 1, preferably 2: 1.

Handlebar according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow profile ( 8th ) consists of glass fiber reinforced plastic, carbon fiber reinforced plastic, carbon fiber reinforced carbon or long fiber reinforced thermoplastic.