DE102009050058A1

DE102009050058A1 - Verbundlenkerachse und Verfahren zur Herstellung von Verbundlenkerachsen für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102009050058A1
Application number: DE102009050058A
Authority: DE
Inventors: Dirk-Heinrich Rehbein; Günther Küffel
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2009-10-21
Filing date: 2009-10-21
Publication date: 2011-04-28
Anticipated expiration: 2029-10-22
Also published as: DE102009050058C5; DE102009050058B4

Abstract

Eine Verbundlenkerachse für ein Kraftfahrzeug umfasst zwei Längslenker (2), die jeweils einen ersten Endabschnitt zur Ankopplung an einen Fahrzeugaufbau und einen zweiten Endabschnitt zur Ankopplung eines Fahrzeugrads aufweisen, sowie weiterhin einen Querträger (5) mit einem an einer Längsseite offenen Profil, der die beiden Längslenker (2) in Querrichtung miteinander verbindet, und Versteifungselemente (7), die jeweils im Übergangsbereich zwischen dem Querträger (5) und einem Längslenker (2) angeordnet sind und sich entlang des Profils des Querträgers (5) erstrecken. Der Querträger (5) weist an Abschnitten (14) um die zueinander weisenden Enden (8) der Versteifungselemente (7) eine erhöhte Wanddicke auf, die größer ist als die Wanddicke an einem Mittelabschnitt (9) des Querträgers (5) zwischen den zueinander weisenden Enden (8) der Versteifungselemente (7). Die Versteifungselemente (7) vermindern in Verbindung mit dem Abschnitt mit erhöhter Wanddicke (14) den Steifigkeitssprung zwischen dem torsionsweichen Mittelabschnitt (9) des Querträgers (5) zu den Längslenkern (2). Hierdurch werden Spannungsspitzen im Bereich der Versteifungselemente (7) abgemildert, wodurch die Bauteilfestigkeit zunimmt. Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung von Verbundlenkerachsen mit unterschiedlicher Torsionssteifigkeit angegeben.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbundlenkerachse für ein Kraftfahrzeug, umfassend zwei Längslenker, die jeweils einen ersten Endabschnitt zur Ankopplung an einen Fahrzeugaufbau und einen zweiten Endabschnitt zur Ankopplung eines Fahrzeugrads aufweisen, einen Querträger mit einem an einer Längsseite offenen Profil, der die beiden Längslenker in Fahrzeugsquerrichtung miteinander verbindet, und Versteifungselemente, die jeweils im Übergangsbereich zwischen dem Querträger und einem Längslenker angeordnet sind und sich entlang des Profils des Querträgers erstrecken.
Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von Verbundlenkerachsen mit unterschiedlicher Torsionssteifigkeit.
Verbundlenkerachsen verbinden die Hinterräder eines Kraftfahrzeugs mit dem Fahrzeugaufbau. Typischerweise bewegt sich bei Verbundlenkerachsen ein kurvenäußeres Rad unter einer von außen wirkenden Seitenkraft in Richtung Nachspur. Um einen solchen Nachspureffekt gering zu halten, müssen Verbundlenkerachsen möglichst seiten-, sturz- und vorspursteif sein. Der nachteilige Nachspureffekt unter Seitenkraft kann durch geeignete elastokinematische Spur- und Sturzänderungen beim wechselseitigen Ein- und Ausfedern der Längslenker kompensiert werden.
Bei Verbundlenkerachsen werden die elastokinematischen Eigenschaften stark durch Lage und Formgebung des Profils des Querträgers beeinflusst. Durch eine definierte Torsionsverformung des Querträgers wird in Abhängigkeit der Profilform beim wechselseitigen Ein- und Ausfedern der Längslenker 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. Dem kann durch eine entsprechend massive Ausgestaltung des Querträgers entgegengewirkt werden, was jedoch die ungefederten Massen am Fahrzeug unvorteilhaft erhöhen würde.
Aus EP 0 760 265 A1 , EP 0 681 932 A1 und DE 10 2007 023 173 A1 ist bereits bekannt, zur Gewichtsverminderung eines Querträgers die Enden rohrförmiger Querträgers aufzudicken. Versteifungselemente sind hierbei allerdings nicht vorgesehen, so dass sich ein verhältnismäßig abrupter Anstieg der Torsionssteifigkeit im Übergang vom Querträger zu den Längsträgern ergibt.
Eine weitere Möglichkeit, den Steifigkeitssprung zwischen dem Querträger und den Längslenkern zu vermindern, ist aus der DE 198 46 400 A1 bekannt, welche eine Verbundlenkerachse der eingangs genannten Art offenbart. Versteifungselemente in Form steifer Schottbleche zwischen den Längslenkern und dem Querträger begünstigen zwar eine stabile Anbindung, können jedoch unter Torsinn zu einem inhomogenen Spannungsverlauf entlang des Querträgers führen. Insbesondere an den querträgerseitigen Enden der Schottbleche treten hohe Spannungsspitzen auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen. Insbesondere zielt die Erfindung darauf ab, bei einer Verbundlenkerachse der eingangs genannten Art unter Beibehaltung oder Verminderung des Bauteilgewichts die Bauteilsteifigkeit zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch eine Verbundlenkerachse gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Verbundlenkerachse umfasst zwei Längslenker, die jeweils einen ersten Endabschnitt zur Ankopplung an einen Fahrzeugaufbau und einen zweiten Endabschnitt zur Ankopplung eines Fahrzeugrads aufweisen, sowie weiterhin einen Querträger mit einem an einer Längsseite offenen Profil, der die beiden Längslenker in Querrichtung miteinander verbindet, und Versteifungselemente, die jeweils im Übergangsbereich zwischen dem Querträger und einem Längslenker angeordnet sind und sich entlang des Profils des Querträgers erstrecken. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass der Querträger an Abschnitten um zueinander weisende Enden der Versteifungselemente eine erhöhte Wanddicke aufweist, die größer ist als die Wanddicke an einem Mittelabschnitt des Querträgers zwischen den zueinander weisenden Enden der Versteifungselemente.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine gute Materialausnutzung des Querträgers, so dass dieser ein geringes Bauteilgewicht aufweist. Durch die Wandaufdickung im Bereich der Enden der Versteifungselemente wird ein sehr weicher Steifigkeitsübergang vom torsionsweichen Mittelabschnitt des Querträgers in die bezüglich einer Fahrzeugquerachse torsionssteifen Längslenker erzielt. Im Vergleich zu einer Verbundlenkerachse nach der DE 198 46 400 A1 fallen die Spannungsspitzen insbesondere an den Enden der Versteifungselemente erheblich geringer aus. Die Bauteilfestigkeit ist entsprechend verbessert.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Patentansprüchen angegeben.
So lässt sich beispielsweise durch einen weichen Wanddickenübergang zwischen Bereichen unterschiedlicher Wanddicke die Zunahme der Torsionssteifigkeit in Richtung der Längslenker noch homogener gestalten.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden Versteifungselemente durch Schottbleche gebildet, welche sich in das Profil des Querträgers erstrecken. Die Schottbleche sind an ihren Flanken mit dem Querträger verschweißt, wobei der Fügebereich auf die Abschnitte erhöhter Wanddicke beschränkt sein kann. Ferner sind die Schottbleche bevorzugt an der Unterseite der Längslenker befestigt, beispielsweise angeschweißt. Die Befestigung der Schottbleche lässt sich so gut automatisieren.
Im torsionsweichen Mittelabschnitt des Querträgers ergibt sich die erforderliche Wanddicke vor allem aus der gewünschten Torsionssteifigkeit. Die Höhe der Wanddickenzunahme im Bereich um die Enden der Versteifungselemente hängt letztlich von Festigkeitsberechnungen ab. Letzteres gilt auch für die Wanddicke an den Endabschnitten des Querträgers, wobei hier gegebenenfalls zusätzlich Konsolen oder Träger zur Abstützung jeweils einer Fahrzeugfeder angeschlossen sein können. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Wanddicke an den Enden des Querträgers sogar kleiner als in dem Mittelabschnitt des Querträgers.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Konsole bzw. ein Träger zur Abstützung einer Feder sowohl an einem der Längsträger als auch an dem Querträger abgestützt ist, wobei die Abstützung des Trägers an dem Querträger im Bereich eines Versteifungselements vorgenommen ist. Der Träger unterstützt damit die torsions- und biegesteife Abstützung des Querträgers an den Längsträgern, so dass der Querträger an seinen Enden mit geringer Wanddicke ausgeführt werden kann. Die minimale Wanddicke an den Enden der Querträger sollte dabei allerdings nicht unter der Wanddicke der Längslenker im Anschlussbereich des Querträgers liegen.
Unterschiedliche Wanddicken am Querträger lassen sich sowohl umformtechnisch als auch urformtechnisch herstellen. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung werden die unterschiedlichen Wanddicken durch Längswalzen eines Blechrohlings vor dessen Profilierung zu einem an einer Längsseite offenen Querträger erhalten. Auf diese Weise lassen sich die gewünschten Wanddickenvariationen in Längsrichtung des Querträgers mit sehr geringem Aufwand verwirklichen.
Wird die Federabstützung der Verbundlenkerachse entgegen der Fahrtrichtung weiter nach hinten versetzt, kann in Winkeln, die zwischen den Längslenkern und dem Querträger gebildeten werden, jeweils ein Schuh angeordnet werden. Dieser ist an dem jeweiligen Längslenker sowie an dem Querträger befestigt. Dabei erstreckt sich ein Abschnitt des Schuhs als Versteifungselement entlang des Querträgers und endet im Bereich des Querträgerabschnitts mit erhöhter Wanddicke.
Ist innerhalb des Querträgers ein zusätzliches Versteifungselement in Form eines Schottblechs angeordnet, endet der genannte Abschnitt des Schuhs vorzugsweise etwa auf Höhe des Endes des Schottblechs. Ein separates Schottblech kann jedoch vollständig auch entfallen.
Sollen in der Serienfertigung Verbundlenkerachsen mit unterschiedlicher Torsionssteifigkeit hergestellt werden, so besteht grundsätzlich die Möglichkeit, die geforderte Torsionssteifigkeit der Achse über die Querschnittsform, die freie Torsionslänge und die Wanddicke des Querträgers einzustellen. Unter der freien Torsionslänge wird vorliegend die Länge des Mittelabschnitts des Querträgers zwischen den Versteifungselementen verstanden. Werden die freie Torsionslänge oder der Profilquerschnitt des Querträgers verändert, so ändern sich die Fügebereiche an den Längslenkern, dem Querträger und den Versteifungselementen. In der Regel müssen die Schweißparameter für jede Achse je nach gewünschter Torsionssteifigkeit individuell vorgegeben werden. Unter Umständen ist es sogar erforderlich, die benötigten Schweißvorrichtungen zu modifizieren.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann eine Anpassung der Torsionssteifigkeit allein über die Wanddicke im Mittelabschnitt des Querträgers erzielt werden, so dass in einer Bauserie unabhängig von der gewünschten Torsionssteifigkeit stets mit den gleichen Schweißparametern sowie den gleichen Schweißvorrichtungen gearbeitet werden kann.
Die Erfindung ermöglicht somit ein Herstellungsverfahren, bei dem unterschiedliche Torsionssteifigkeiten von Verbundlenkerachsen durch Wanddickenvariation im Mittelabschnitt des Querträgers eingestellt werden, während die Wanddicken an den Endabschnitten der Querträger sowie im Bereich der zueinander weisenden Enden der Versteifungselemente für alle Achsen unabhängig von der Torsionssteifigkeit gleich bleiben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1 eine Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels für eine Verbundlenkerachse nach der Erfindung von unten,
2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in 1, d. h. durch einen Mittelabschnitt des Querträgers,
3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in 1, d. h. durch Abschnitt erhöhter Wanddicke des Querträgers im Bereich der Schottblechenden,
4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in 1, d. h. durch einen Endabschnitt des Querträgers, und in
5 eine Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels für eine Verbundlenkerachse nach der Erfindung von oben hinten.
Das in den 1 bis 4 dargestellte erste Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Verbundlenkerachse 1 für ein Personkraftfahrzeug, über die die Hinterräder des Fahrzeugs gegen dessen Aufbau 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 an den Fahrzeugaufbau. Die Verbundlenkerachse 1 ist dementsprechend um eine horizontale, in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Achse schwenkbar. Ferner ist an rückseitigen Endabschnitten der Längslenker 2 jeweils ein Radträger 4 zur Lagerung eines Fahrzeugrads vorgesehen. Die Längslenker 2 sind bezogen auf eine zum Querträger parallele Achse 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, um ein wechselseitiges Ein- und Ausfedern der Längslenker 2 zu ermöglichen. Hierzu sind die Längslenker 2 umgreifende Enden des Querträgers 5 an Mittelabschnitten der Längslenker 2 angeschweißt. Die Torsinn des Querträgers 5 wirkt dabei einer Verschränkung der Längslenker 2 federelastisch entgegen.
Der Querträger 5 des ersten Ausführungsbeispiels weist ein hohles Profil auf, das an einer Längsseite offen ist. Der Querträger 5 ist somit weder ein flaches Blechstück noch ein Rohr oder ein verformter Rohrkörper. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die offene Seite in Einbaulage nach unten, wobei der Profilquerschnitt im Wesentlichen U- oder V-förmig ist. Jedoch kann ein solches Profil auch in anderer Lage eingebaut sein, so dass die offene Seite beispielsweise in Fahrtrichtung, entgegengesetzt der Fahrtrichtung oder in einer Zwischenposition angeordnet ist.
Weiterhin ist der Querträger 5 an Endabschnitten 6, welche an die Längsträger 2 anschließen, durch Versteifungselemente 7 in Form von Schottblechen 17 versteift. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verlaufen die Schottbleche 17 jeweils in den Profilquerschnitten der Endabschnitte 6 des Querträgers 5. Jedoch können Abschnitte der Schottbleche 17 auch aus dem Profil des Querträgers 5 hinausragen. Je Querträgerende ist ein Schuttblech 17 am Querträger 5 befestigt. Zudem ist das Schuttblech 17 auch am Längslenker 2 befestigt, wobei die Befestigung vorzugsweise an der Unterseite der Längslenker 2 erfolgt. Zueinander bzw. zur Mitte der Verbundlenkerachse weisende Enden 8 der Versteifungselemente 7 bzw. der Schottbleche 17 sind dabei voneinander beabstandet. Die beim wechselseitigen Ein- und Ausfedern erwünschte Torsinn der Verbundlenkerachse 1 bzw. des Querträgers 5 findet im Wesentlichen in einem Mittelabschnitt 9 des Querträgers 5 zwischen den Schottblechen 17 statt.
Wie die 2 bis 4 zeigen, können die Schottbleche 17 zum Querträger 5 schräg angestellt sein, wobei diese jeweils ausgehend vom längsträgerseitigen Ende 10 in Richtung des zur Achsmitte weisenden Endes 8 tiefer in den Profilquerschnitt des Querträgers 5 eindringen.
Die Schottbleche 17 sind entlang ihrer seitlichen Flanken 11 und 12 an der Innenwand des Querträgers 5 angeschweißt, während die zur Fahrzeug- bzw. Achsmitte weisende Stirnkante 13 von der Innenwand des Querträgers 5 beabstandet ist. Jedoch kann ein Schuttblech 17 abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel auch im Bereich der Stirnkante 13 an der Innenwand des Querträgers 5 anliegen und an dieser angeschweißt sein, insbesondere dann, wenn das Schuttblech 17 in Längsrichtung des Querträgers 5 zur Achsmitte hin in seiner Breite abnimmt und/oder einwärts gewölbt ist. Schuttbleche können insbesondere auch wie in der deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2008 036 340.5 mit dem Titel ”Verbundlenkerachse für ein Kraftfahrzeug” vom 4. August 2008 ausgebildet sein, deren Inhalt insoweit hier mit einbezogen wird.
Erfindungsgemäß weist der Querträger 5 zwischen seinen Endabschnitten 6 und dem Mittelabschnitt 9 jeweils einen Abschnitt mit erhöhter Wanddicke 14 auf, an dem die Wanddicke größer ist, als an den Endabschnitten 6 sowie an dem Mittelabschnitt 9. Der Abschnitt erhöhter Wanddicke 14 befindet sich im Bereich der zueinander weisenden Enden 8 der Versteifungselemente 7 bzw. der Schuttbleche 17. Er geht weich in die beidseits benachbarten Abschnitte kleinerer Wanddicke über.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Wanddicke an den Endabschnitten 6 des Querträgers 5 kleiner als an dem Mittelabschnitt 9 des Querträgers 5.
Wie einem Vergleich der 2 bis 4 entnommen werden kann, gilt für die Wanddicke des Querträgers 5 t₂ > t₁ > t₃ wobei t₁ die Wanddicke im Mittelabschnitt 9, t₂ die Wanddicke im Abschnitt erhöhter Wanddicke 14 um das Ende 8 eines Versteifungselements 7 bzw. Schuttblechs 17 und t₃ die Wanddicke an den Endabschnitten 6 bis zur Ankopplung an die Längsträger 2 darstellt. Die Wanddicke t₃ an den Endabschnitten 6 dabei nicht kleiner als die Wanddicke der korrespondierenden Ankopplungsbereiche der Längsträger 2.
Die unterschiedlichen Wanddicken lassen sich besonders einfach umformtechnisch durch Längswalzen eines Blechrohlings herstellen, bevor dieser zu einem an einer Längsseite offenen Querträger 5 gebogen wird.
Es ist jedoch auch möglich, lediglich einen Wanddickensprung von dem Mittelabschnitt 9 zu dem Abschnitt 14 hin vorzunehmen. Letzterer geht dann mit konstanter Wanddicke in den benachbarten Endabschnitt 6 über, so dass gilt: t₂ = t₃ > t₁. Möglich ist ferner, die Endabschnitte 6 mit weiter erhöhter Wanddicke auszuführen, so dass gilt: t₃ > t₂ > t₁.
Die Verbundlenkerachse 1 umfasst je Längslenker 2 einen Träger 15 zur Abstützung eines Endes einer hier nicht näher dargestellten Fahrzeugfeder. Die Fahrzeugfeder kann in Form einer Schraubenfeder ausgeführt sein, die mit ihrem anderen Ende den Fahrzeugaufbau trägt. Der Träger 15 ist sowohl am zugehörigen Längslenker 2 als auch am Querträger 5 angebunden. Wie 1 zeigt, ist der Träger 15 an einem Ende 6 des Querträgers 5 im Bereich der Aussteifung durch das Versteifungselement 7 bzw. das Schottblech 17 befestigt, vorzugsweise angeschweißt.
Die Anbindung des Trägers 15 am Endabschnitt 6 erfolgt bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung bzw. die Längsrichtung des Querträgers 5 zwischen dem in Richtung Achsmitte weisenden Ende 8 des Versteifungselements 7 bzw. Schottblechs 17 und dem Längsträger 2. Das Versteifungselement 7 bzw. Schottblech 17 erstreckt sich dabei weiter in Richtung Achsmitte, als die Anbindung des Trägers 15 am Querträger 5. Der Träger 15 ist bezogen auf die Vorwärtsfahrtrichtung hinter dem Querträger 5 und somit zwischen diesem und den Radträgern 4 angeordnet. Er ist vorzugsweise an einem von der Vorwärtsfahrtrichtung abgewandten außenseitigen Wandabschnitt des Querträgers 5 befestigt. Dabei füllt der Träger 15 einen zwischen einem Längslenker 2 und dem Querträger 5 gebildeten Winkel aus. Zudem kann der Träger 15 lückenlos an den Längslenker 2 und den Querträger 5 anschließen.
Die Schottbleche 17 vermindern den Torsionssteifigkeitssprung zu den Längslenkern 2, während die Träger 15 die Verbindung zwischen dem Querträger 5 und den Längslenkern 2 zusätzlich aussteifen. Durch den Abschnitt mit erhöhter Wanddicke 14 im Bereich der in Richtung Achsmitte weisenden Enden 8 der Schottbleche 17 wird ein abrupter Steifigkeitssprung vom versteifungsfreien bzw. schottblechfreien Mittelabschnitt 9 zu dem durch Versteifungselemente 7 bzw. Schottbleche 17 verstärkten Bereich vermieden, der durch einen weichen Wanddickenübergang vom Mittelabschnitt 9 zu dem Abschnitt mit erhöhter Wanddicke 14 weiter abgemildert werden kann. Hierdurch werden Spannungsspitzen im Bereich der Enden 8 der Versteifungselemente 7 bzw. Schottbleche 17 abgemildert, wodurch die Bauteilfestigkeit zunimmt. Darüber hinaus wird eine stabile Anbindung des Trägers 15 zur Abstützung einer Fahrzeugfeder erzielt.
5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbundlenkerachse, die wiederum zwei sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Längslenker 2' sowie einen Querträger 5' aufweist. Die Längslenker 2' und der Querträger 5' sind wie in dem ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt.
Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist ein Träger 15' bzw. eine Konsole zur Abstützung einer Fahrzeugfeder von dem Querträger 5' beabstandet und somit lediglich an einem Längslenker 2 befestigt, jedoch zu dem Querträger 5' berührungsfrei.
In den Winkeln zwischen den Längslenkern 2' und dem Querträger 5' ist jeweils ein den Ankopplungsbereich aussteifender Schuh 16' angeordnet, der an einem Längslenker 2' sowie an dem Querträger 5' befestigt, vorzugsweise angeschweißt ist. Der Schuh 16' weist einen entlang des Querträgers 5' verlaufenden Abschnitt 17' sowie einen hierzu abgewinkelten, entlang des Längslenkers 2' verlaufenden Abschnitt 18' auf. Der entlang des Querträgers 5' verlaufende Abschnitt 17' bildet dabei ein Versteifungselement 7', das im Bereich des Querträgerabschnitts 14' mit erhöhter Wanddicke endet.
Wie 5 zeigt, ist der Querträger 5' wiederum ein in Längsrichtung offenes Profil, wobei die offene Seite vorliegend bevorzugt in Fahrtrichtung weist. Der entlang des Querträgers 5' verlaufende Abschnitt 17' verjüngt sich in Längsrichtung zur Mitte des Querträgers 5' hin und ist im Profil zumindest abschnittsweise im Wesentlichen der Außenwand des Querträgers 5' entsprechend gewölbt. Eine Stirnkante 13' am freien Ende des Abschnitts 17' schließt mit dem Scheitel des Profils des Querträgers 5' ab. Seitenkanten 11' und 12' des Abschnitt 17' sind mit der Außenwand des Querträgers 5' verschweißt.
Der Querträger 5' weist die vorstehend erläuterte Wanddickenvariation in Längsrichtung bezüglich des Mittelabschnitts 9', des Abschnitts mit erhöhter Wanddicke 14' um das Ende des Versteifungselements 7' sowie des Endabschnitts 6' auf. Ein Schottblech der vorstehend erläuterten Art ist nicht vorhanden, kann jedoch bei Bedarf zusätzlich vorgesehen werden.
Durch eine Variation der Wanddicke im Mittelabschnitt 9 verschiedener Querträger 5 lässt sich die Torsionssteifigkeit einer Verbundlenkerachse sehr einfach einstellen. Dies ist insbesondere in der Serienfertigung von Vorteil, wenn für unterschiedliche Fahrzeugkonfigurationen bei gleichen Einbaumaßen Verbundlenkerachsen mit unterschiedlicher Torsionssteifigkeit benötigt werden. Grundsätzlich kann eine Anpassung der Torsionssteifigkeit über unterschiedliche Parameter, wie insbesondere die Länge des Mittelabschnitts und die Profilform des Querträgers beeinflusst werden. Derartige Maßnahmen bedingen jedoch in der Regel eine Veränderung der Schweißparameter und gegebenenfalls auch eine Anpassung erforderlicher Fertigungsvorrichtungen.
Vorliegend wird vorgeschlagen, in einer Bauserie von Verbundlenkerachsen mit unterschiedlicher Torsionssteifigkeit unabhängig von der benötigten Torsionssteifigkeit sowohl die Endabschnitte 6 als auch die Abschnitte mit erhöhter Wanddicke 14 stets gleich auszubilden, so dass stets mit den gleichen Schweißparametern und Schweißvorrichtungen gearbeitet wird. Die Anpassung der Torsionssteifigkeit erfolgt allein durch Einstellung der erforderlichen Wanddicke im Mittelabschnitt 9. Für eine höhere Torsionssteifigkeit wird eine höhere Wanddicke t₁, für eine geringere Torsionssteifigkeit hingegen eine geringere Wanddicke t₁ vorgesehen. Die für die Herstellung der Querträger 5 bereitgestellten Blechrohlinge werden dementsprechend vor der Profilierung beispielsweise durch Längswalzen mit einem variierenden Wanddickenverlauf versehen, so dass nach dem Profilieren der Querträger 5 den oben beschriebenen Wanddickenverlauf aufweist, wobei Verbundlenkerachsen 1 mit unterschiedlicher Torsionssteifigkeit lediglich hinsichtlich der Wanddicke im Mittelabschnitt 9 differieren. Diese Vorgehensweise ermöglicht eine besonders effiziente Fertigung von Verbundlenkerachsen 1 mit unterschiedlicher Torsionssteifigkeit.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.
Bezugszeichenliste

1, 1': Verbundlenkerachse
2, 2': Längslenker
3: Lageraufnahme
4: Radträger
5, 5': Querträger
6, 6': Endabschnitt
7, 7': Versteifungselement
8, 8': in Richtung Achsmitte weisendes Ende eines Versteifungselements
9, 9': Mittelabschnitt des Querträgers
10: längslenkerseitiges Ende eines Schottblechs
11; 11': Flanke
12; 12': Flanke
13, 13': Stirnkante
14, 14': Abschnitt des Querträgers mit erhöhter Wanddicke
15, 15': Träger
16': Schuh
17: Schottblech
17': sich entlang des Querträgers 5' erstreckender Abschnitt des Schuhs 16'
18': sich entlang des Längslenkers 2' erstreckender Abschnitt des Schuhs 16'

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0760265 A1 [0006]
EP 0681932 A1 [0006]
DE 102007023173 A1 [0006]
DE 19846400 A1 [0007, 0010]
DE 102008036340 [0034]

Claims

Verbundlenkerachse für ein Kraftfahrzeug, umfassend: – zwei Längslenker (2; 2'), die jeweils einen ersten Endabschnitt zur Ankopplung an einen Fahrzeugaufbau und einen zweiten Endabschnitt zur Ankopplung eines Fahrzeugrads aufweisen, – einen Querträger (5; 5') mit einem an einer Längsseite offenen Profil, der die beiden Längslenker (2; 2') in Querrichtung miteinander verbindet, und – Versteifungselemente (7; 7'), die jeweils im Übergangsbereich zwischen dem Querträger (5; 5') und einem Längslenker (2; 2') angeordnet sind und sich entlang des Profils des Querträgers (5; 5') erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (5; 5') an Abschnitten (14; 14') um zueinander weisenden Enden (8) der Versteifungselemente (7; 7') eine erhöhte Wanddicke aufweist, die größer ist als die Wanddicke an einem Mittelabschnitt (9; 9') des Querträgers (5; 5') zwischen den zueinander weisenden Enden (8, 8') der Versteifungselemente (7; 7').
Verbundlenkerachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanddicke an den Endabschnitten (6; 6') des Querträgers (5; 5') kleiner ist als in dem Mittelabschnitt (9; 9') des Querträgers (5; 5').
Verbundlenkerachse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Bereichen unterschiedlicher Wanddicke ein weicher Übergang vorgesehen ist.
Verbundlenkerachse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Wanddicken des Querträgers (5; 5') durch Längswalzen eines Blechrohlings vor dessen Profilierung zu einem an einer Längsseite offenen Querträger (5; 5') erhalten sind.
Verbundlenkerachse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Versteifungselemente (7) durch Schottbleche (17) gebildet sind, die sich zumindest mit ihren zueinander weisenden Enden in das offene Profil des Querträgers (5) erstrecken und an ihren Flanken (11, 12) mit dem Querträger (5) verschweißt sind.
Verbundlenkerachse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schottbleche (17) an der Unterseite der Längslenker (2) befestigt, vorzugsweise angeschweißt sind.
Verbundlenkerachse nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Träger (15) zur Abstützung einer Feder sowohl an einem der Längslenker (2) als auch an dem Querträger (5) abgestützt ist, wobei die Abstützung des Trägers (15) an dem Querträger (5) lediglich im Bereich eines Schottblechs (7) vorgenommen ist.
Verbundlenkerachse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zwischen einem Längslenker (2') und dem Querträger (5') gebildeten Winkel ein Schuh (16') angeordnet und an diesem Längslenker (2') sowie an dem Querträger (5') befestigt ist, wobei der Schuh (16') ein Versteifungselement (7') in Form eines entlang des Querträgers (5') verlaufenden Abschnitts (17') ausbildet, der im Bereich des Querträgerabschnitts (14') mit erhöhter Wanddicke endet.
Kraftfahrzeug mit einer an diesem angebrachten Verbundlenkerachse nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Verfahren zur Herstellung von Verbundlenkerachsen (1; 1') mit unterschiedlicher Torsionssteifigkeit, die nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche Torsionssteifigkeiten der Verbundlenkerachsen durch unterschiedliche Wanddicken im Mittelabschnitt (9; 9') des Querträgers (5; 5') eingestellt werden, wohingegen die Wanddicken an den Endabschnitten (6; 6') der Querträger (5; 6') für alle Verbundlenkerachsen (1; 1') gleich bleiben und die Wanddicken am Abschnitten um die zueinander weisenden Enden der Versteifungselemente (7) mit erhöhter Wanddicke (14; 14') für alle Verbundlenkerachsen (1; 1') gleich bleiben.