DE102009004441A1

DE102009004441A1 - Verbundlenkerachse für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102009004441A1
Application number: DE102009004441A
Authority: DE
Inventors: Dirk-Heinrich Rehbein
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2009-01-13
Filing date: 2009-01-13
Publication date: 2010-07-15
Anticipated expiration: 2029-01-14
Also published as: DE102009004441B4

Abstract

Eine Verbundlenkerachse (1) für ein Kraftfahrzeug umfasst zwei Längslenker (2) zur Ankopplung an einen Fahrzeugaufbau, die jeweils einen Radträger (4) aufweisen, einen biegsteifen, jedoch torsionsweichen Querträger (5), der die Längsträger (2) miteinander verbindet, sowie einen Federteller (9) je Längslenker (2) zur Abstützung einer Fahrzeugfeder, wobei der Federteller (9) am zugehörigen Längslenker (2) befestigt ist. Der Federteller (9) ist zusätzlich an einem durch ein Schottblech (7) ausgesteiften Endabschnitt (6) des Querträgers (5) befestigt. Die Verbundlenkerachse weist in Bezug auf die Längslenker (2) und die Anbindung des Querträgers (5) eine hohe Steifigkeit auf. Gleichwohl wird ein abrupter Steifigkeitssprung zwischen den Längslenkern (2) und dem torsionsweichen Abschnitt des Querträgers (5) gewährleistet. Dies wirkt sich positiv auf die Bauteilfestigkeit aus. Darüber hinaus wird eine stabile Anbindung des Federtellers (9) erzielt. Zudem kann eine kompakte, kollisionsfreie Vorbeiführung einer Abgasanlage oder eines Tankeinfüllstutzens vorgesehen werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbundlenkerachse für ein Kraftfahrzeug, umfassend zwei Längslenker zur Ankopplung an einen Fahrzeugaufbau, die jeweils einen Radträger aufweisen, einen biegsteifen, jedoch torsionsweichen Querträger, der die Längslenker miteinander verbindet, sowie einen Federteller je Längslenker zur Abstützung einer Fahrzeugfeder, wobei der Federteller am zugehörigen Längslenker befestigt ist.
Verbundlenkerachsen verbinden die Hinterräder eines Kraftfahrzeugs mit dem Fahrzeugaufbau. Neben der Radführung ist es unter anderem Aufgabe der Verbundlenkerachse, die Radaufstandskräfte über Fahrzeugfedern in den Fahrzeugaufbau einzuleiten.
Typischerweise bewegt sich bei einer Verbundlenkerachse das kurvenäußere Rad unter einer von außen wirkenden Seitenkraft unerwünscht in Richtung Nachspur. Um den Nachspureffekt gering zu halten, muss die Verbundlenkerachse möglichst seiten-, sturz- und vorspursteif sein. Der nachteilige Nachspureffekt unter Seitenkraft kann durch geeignete elastokinematische Spur- und Sturzänderungen beim wechselseitigen Ein- und Ausfedern kompensiert werden. Bei einer Verbundlenkerachse werden die elastokinematischen Eigenschaften vor allem durch die Lage und Formgebung des Profils des Querträgers beeinflusst. Durch die Torsionsverformung des Querträgerprofils wird in Abhängigkeit der Profilform beim wechselseitigen Ein- und Ausfedern ein Wanklenken in Richtung Vorspur erzielt.
Um das Torsionspotential des Querträgers möglichst effektiv ausnutzen zu können, ist einerseits eine steife Anbindung des Querträgers an die Längslenker erforderlich. Andererseits darf im Hinblick auf die Betriebsfestigkeit der Steifigkeitssprung zwischen dem Querträger und den Längslenkern nicht zu groß sein, das es ansonsten zu Rissbildung kommt. Dem könnte durch eine entsprechend massive Ausgestaltung entgegengewirkt werden, was jedoch die ungefederten Massen am Fahrzeug unvorteilhaft erhöhen würde.
In der DE 100 64 438 A1 wird im Zusammenhang mit einer Verbundlenkerachse der eingangs genannten Art vorgeschlagen, den Querträger und die Längslenker in einem Stück gusstechnisch herzustellen.
Eine weitere Verbundlenkerachse der eingangs genannten Artist aus der DE 102 54 556 A1 bekannt. Bei dieser ist der Querträger in an den Längslenkern ausgebildeten Schuhen aufgenommen und durch Schweißen befestigt.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine alternative Verbundlenkerachse zu schaffen, die in Bezug auf Seitenkräfte eine hohe Steifigkeit aufweist und einen weichen Übergang zwischen den Längsträgern und dem torsionsweichen Abschnitt des Querträgers ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Verbundlenkerachse gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Verbundlenkerachse umfasst zwei Längslenker zur Ankopplung an einen Fahrzeugaufbau, die jeweils einen Radträger aufweisen, einen biegsteifen, jedoch torsionsweichen Querträger, der die Längsträger miteinander verbindet, sowie einen Federteller je Längslenker zur Abstützung einer Fahrzeugfeder, wobei der Federteller am zugehörigen Längslenker befestigt ist. Sie zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass der Federteller zusätzlich an einem durch ein Schottblech ausgesteiften Endabschnitt des Querträgers befestigt ist.
Durch diese Gestaltung und Lage des Federtellers in Kombination mit einem zusätzlichen Schottblech wird eine hohe Steifigkeit erzielt. Der Federteller leitet die Radaufstandskräfte über die an diesem abgestützte Fahrzeugfeder in den Fahrzeugaufbau ein. Zudem versteift der Federteller die Verbindung zwischen dem Querträger und dem zugehörigen Längslenker. Hierdurch lässt sich vor allem die Spur-, Sturz- und Seitensteifigkeit gezielt erhöhen bzw. einstellen. Zudem wird ein abrupter Steifigkeitssprung zwischen dem Querträger und den Längslenkern gemildert, was sich positiv auf die Bauteilfestigkeit auswirkt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Patentansprüchen angegeben.
Insbesondere kann je Endabschnitt ein Schottblech am Querträger befestigt sein, wobei die zueinander weisenden Enden der Schottbleche derart voneinander beabstandet sind, dass eine Torsion des Querträgers im Wesentlichen zwischen den Schottblechen stattfindet.
Vorzugsweise ist der Federteller an dem Endabschnitt zwischen einem in Achsmitte weisenden Ende des Schottblechs und dem Längslenker angebunden. Hierdurch ergibt sich eine Aufgabenteilung zwischen dem Schottblech und dem Federteller. Während das Schottblech vor allem den Steifigkeitssprung reduziert, versteift der Federteller den Verbund aus Längslenker und Querträger.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung erstreckt sich das Schottblech weiter in Richtung Achsmitte, als die Anbindung des Federtellers am Querträger.
Vorzugsweise erstrecken sich die Schottbleche in den Querträger bzw. Endabschnitte desselben hinein oder sind vollständig in diesem angeordnet. Der Querträger kann hierzu einen offenen Profilquerschnitt aufweisen. In Einbaulage am Fahrzeug weist die offene Seite des Profilquerschnitts bevorzugt nach unten.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Schottbleche zum Querträger schräg angestellt, so dass diese ausgehend von ihrem längsträgerseitigen Ende in Richtung des zur Achsmitte weisenden Endes tiefer in den Profilquerschnitt des Querträgers eindringen.
In Bezug auf die Vorwärtsfahrtrichtung des Kraftfahrzeugs ist der Federteller bevorzugt an einem nach hinten weisenden außenseitigen Wandabschnitt des Querträgers befestigt. Hierdurch wird der Bauraum in Richtung Fahrzeugaufbau nicht beeinträchtigt.
Dabei kann der Federteller so angeordnet sein, dass er einen zwischen dem Längslenker und dem Querträger gebildeten Zwickel ausfüllt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung liegt das Schottblech weiter in Achsmitte als der Federteller.
Weiterhin kann ein Endabschnitt des Querträgers im Bereich der Aussteifung durch das Schottblech mit einer die Profilhöhe lokal vermindernden Einprägung versehen sein. Insbesondere kann die Profilhöhe an der Einprägung um 10 bis 25% vermindert sein.
Diese Einprägung gestattet bei Fahrzeugen mit tiefem Ladeboden oder tiefer Sitzposition die Durchführung einer Abgasanlage oder eines Tankeinfüllstutzens zwischen der Verbundlenkerachse und dem Fahrzeugaufbau. Ohne diese Einprägung hätte der Querträger eine für die erforderliche Steifigkeit ungenügende Höhe oder der Querschnitt der durchgeführten Leitungen wäre zu gering bzw. deren Durchführung unmöglich.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Einprägung im Bereich der Anbindung des Federtellers angeordnet, wodurch die Festigkeit der Achse am wenigsten beeinträchtigt wird.
Eine Einprägung innerhalb eines Schottblechs würde die Steifigkeit vermindern, weswegen das Schottblech bevorzugt an der Einprägung vorbeigeführt wird.
Vorzugsweise ist die Einprägung im Scheitel des Profilquerschnitts des Querträgers ausgebildet.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1 eine räumliche Ansicht eines Ausführungsbeispiels für eine Verbundlenkerachse nach der Erfindung, wobei hier lediglich eine Achshälfte dargestellt ist, und in
2 eine Ansicht des in 1 dargestellten Abschnitts der Verbundlenkerachse von hinten.
Das in den 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine Verbundlenkerachse für ein Kraftfahrzeug, über die Fahrzeughinterräder geführt und an einem Fahrzeugaufbau abgestützt sind.
Die Verbundlenkerachse 1 weist zwei sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende, gegebenenfalls auch gepfeilte Längslenker 2 auf. Jeder Längslenker 2 besitzt an einem in Fahrtrichtung vornliegenden Endabschnitt eine Lageraufnahme 3 für ein Gummi-Metall-Lager zur gelenkigen Ankopplung am Fahrzeugaufbau. Die Verbundlenkerachse ist dementsprechend um eine horizontale, in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Achse schwenkbar. Ferner ist an den rückseitigen Enden der Längslenker 2 jeweils ein Radträger 4 zur Lagerung eines Fahrzeugrads vorgesehen. Die Längslenker 2 sind im Wesentlichen biege- und torsionssteif ausgebildet und können geschmiedet, gegossen oder in Schweißkonstruktion ausgeführt sein.
Die Verbundlenkerachse 1 weist ferner einen biegesteifen, jedoch torsionsweichen Querträger 5 auf, der die Längsträger 2 miteinander verbindet. Hierzu sind die Längslenker 2 umgreifende Enden des Querträgers 5 unmittelbar an Mittelabschnitte der Längslenker 2 angeschweißt. Der Querträger 5 weist einen in Einbaulage nach unten offenen Profilquerschnitt auf, der beispielsweise im wesentlichen U- oder V-förmig sein kann. Zudem sind Endabschnitte 6 des Querträgers 5 durch Schottbleche 7 versteift.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verlaufen die Schottbleche 7 jeweils in den Profilquerschnitten der Endabschnitte 6 des Querträgers 5. Jedoch können Abschnitte der Schottbleche 7 auch aus dem Profil des Querträgers 5 hinausragen. Je Endabschnitt 6 ist ein Schottblech 7 am Querträger befestigt. Zudem kann das Schottblech 7 auch am Längslenker 2 befestigt sein. Zueinander bzw. zur Achsmitte weisende Enden 8 der Schottbleche 7 sind dabei voneinander beabstandet. Die erwünschte Torsion des Querträgers 6 findet im Wesentlichen im Abschnitt zwischen den Schottblechen 7 statt. Wie insbesondere 2 zeigt, können die Schottbleche 7 zum Querträger 5 schräg angestellt sein, wobei diese jeweils ausgehend vom längsträgerseitigen Ende in Richtung des zur Achsmitte weisenden Endes 8 tiefer in den Profilquerschnitt des Querträgers 5 eindringen.
Weiterhin umfasst die Verbundlenkerachse 1 je Längslenker 2 einen Federteller 9. An den Federtellern 9 stützt sich jeweils eine hier nicht näher dargestellte Fahrzeugfeder, beispielsweise in Form einer Schraubenfeder mit einem Ende ab, die mit ihrem anderen Ende den Fahrzeugaufbau trägt. Die Federteller 9 sind sowohl am zugehörigen Längslenker 2 als auch am Querträger 5 angebunden. Wie insbesondere 2 zeigt, ist der Federteller 9 an einem Endabschnitt 6 des Querträgers 5 im Bereich der Aussteifung durch das Schottblech 7 befestigt, vorzugsweise angeschweißt.
Die Anbindung des Federtellers 9 am Endabschnitt 6 erfolgt dabei zwischen dem in Richtung der Achsmitte weisenden Ende 8 des Schottblechs 7 und dem Längsträger 2. Das Schottblech 7 erstreckt sich dabei weiter in Richtung Achsmitte, als die Anbindung des Federtellers 9 am Querträger 5. Die Schottbleche 7 vermindern den Steifigkeitssprung zu den Längslenkern 2, während die Federteller 9 die Verbindung zwischen dem Querträger 5 und den Längslenkern 2 zusätzlich aussteifen.
Die Federteller 9 sind bezogen auf die Vorwärtsfahrtrichtung hinter dem Querträger 5 und somit zwischen diesem und den Radträgern 4 angeordnet. Sie sind vorzugsweise an einem von der Vorwärtsfahrtrichtung abgewandten außenseitigen Wandabschnitt des Querträgers 5 bzw. eines Endabschnitts 6 desselben befestigt. Dabei füllen die Federteller 9 die zwischen den Längslenkern 2 und dem Querträger 5 gebildeten Zwickel aus. Zudem kann der Federteller 9 lückenlos an den Längslenker 2 und den Querträger 5 anschließen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Endabschnitt 6 des Querträgers 5 im Bereich der Aussteifung durch das Schottblech 7 mit einer die Profilhöhe lokal vermindernde Einprägung 10 versehen. Im Bereich dieser Einprägung 10 ist die Profilhöhe des Querträgers 5, der ansonsten einen in wesentlichen konstanten Profilquerschnitt aufweist, um 10 bis 25% vermindert. Die Einprägung 10 ermöglicht bei Fahrzeugen mit einem tiefen Ladeboden oder einer tiefen Sitzposition eine Durchführung für eine Abgasanlage oder einen Tankeinfüllstutzen zwischen dem Fahrzeugaufbau und der Verbundlenkerachse und damit eine kompakte, kollisionsfreie Bauweise.
Die Einprägung 10 befindet sich bei einem nach unten offenen Querträger 5 im obenliegenden Scheitel des Profilquerschnitts des Querträgers 5. Sie ist im Bereich der Anbindung des Federtellers 9 angeordnet ist, so dass die Festigkeit der Verbundlenkerachse möglich wenig beeinträchtigt wird. Wie 2 zeigt, ist das Schottblech 7 an der Einprägung 10 vorbeigeführt, da eine Einprägung innerhalb des Schottblechs 7 die Steifigkeit vermindern würde.
Die vorstehend erläuterte Verbundlenkerachse 1 weist in Bezug auf die Längslenker und die Anbindung des Querträgers eine hohe Steifigkeit auf. Gleichwohl wird ein abrupter Steifigkeitssprung zwischen den Längsträgern und dem torsionsweichen Abschnitt des Querträgers gewährleistet. Dies wirkt sich positiv auf die Bauteilfestigkeit aus. Darüber hinaus wird eine stabile Anbindung des Federtellers erzielt. Zudem wird eine kompakte, kollisionsfreie Vorbeiführung einer Abgasanlage oder eines Tankeinfüllstutzens ermöglicht.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.

1: Verbundlenkerachse
2: Längslenker
3: Lageraufnahme
4: Radträger
5: Querträger
6: Endabschnitt
7: Schottblech
8: in Richtung Achsmitte weisendes Ende eines Schottblechs
9: Federteller
10: Einprägung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10064438 A1 [0005]
- DE 10254556 A1 [0006]

Claims

Verbundlenkerachse für ein Kraftfahrzeug, umfassend: zwei Längslenker (2) zur Ankopplung an einen Fahrzeugaufbau, die jeweils einen Radträger (4) aufweisen, einen biegsteifen, jedoch torsionsweichen Querträger (5), der die Längsträger (2) miteinander verbindet, sowie einen Federteller (9) je Längslenker (2) zur Abstützung einer Fahrzeugfeder, wobei der Federteller (9) am zugehörigen Längslenker (2) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller (9) zusätzlich an einem durch ein Schottblech (7) ausgesteiften Endabschnitt (6) des Querträgers (5) befestigt ist.
Verbundlenkerachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass je Endabschnitt (6) ein Schottblech (7) am Querträger (5) befestigt ist, wobei zueinander weisenden Enden (8) der Schottbleche (7) voneinander beabstandet sind, derart, dass eine Torsion des Querträgers (5) im wesentlichen zwischen den Enden (8) der Schottbleche (7) stattfindet.
Verbundlenkerachse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller (9) an dem Endabschnitt (6) zwischen einem in Richtung Achsmitte weisenden Ende (8) des Schottblechs (7) und dem Längsträger (2) angebunden ist.
Verbundlenkerachse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schottblech (7) sich weiter in Richtung Achsmitte erstreckt, als die Anbindung des zugehörigen Federtellers (9) am Querträger (5).
Verbundlenkerachse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (5) einen in Einbaulage nach unten offenen Profilquerschnitt aufweist und die Schottbleche (7) sich jeweils in den Profilquerschnitt der Endabschnitte (6) des Querträgers (5) erstrecken.
Verbundlenkerachse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schottbleche (7) zum Querträger (5) schräg angestellt sind, derart, dass diese ausgehend vom längsträgerseitigen Ende in Richtung des zur Achsmitte weisenden Endes (8) tiefer in den Profilquerschnitt des Querträgers (5) eindringen.
Verbundlenkerachse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller (9) an einem von der Vorwärtsfahrtrichtung abgewandten außenseitigen Wandabschnitt des Querträgers (5) befestigt ist.
Verbundlenkerachse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller (9) einen zwischen dem Längslenker (2) und dem Querträger (5) gebildeten Zwickel ausfüllt.
Verbundlenkerachse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schottblech (7) weiter in Achsmitte liegt als der Federteller (9).
Verbundlenkerachse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Endabschnitt (6) des Querträgers (5) im Bereich der Aussteifung durch das Schottblech (7) eine die Profilhöhe lokal vermindernde Einprägung (10) aufweist.
Verbundlenkerachse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilhöhe an der Einprägung (10) um 10 bis 25% vermindert ist.
Verbundlenkerachse nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Einprägung (10) im Scheitel des Profilquerschnitts des Querträgers (5) ausgebildet ist.
Verbundlenkerachse nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einprägung (10) im Bereich der Anbindung des Federtellers (9) angeordnet ist.
Verbundlenkerachse nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einprägung (10) eine Durchführung für eine Abgasanlage oder einen Tankeinfüllstutzen bildet.
Verbundlenkerachse nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Schottblech (7) an der Einprägung (10) vorbeigeführt ist.