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Die Erfindung betrifft eine Verbundlenkerachse für ein Kraftfahrzeug, welche zwei durch einen Querträger verbundene Längslenker umfasst, wobei jeder Längslenker aus einer Innenschale sowie einer Außenschalen gebildet ist und die Innenschale eine Montageöffnung aufweist, durch welche ein Ende des Querträgers geführt und mit der Innenschale gefügt ist.
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Verbundlenkerachsen kombinieren die Vorteile eines einfachen Aufbaus bei geringem Raumbedarf und guten kinematischen Eigenschaften. Der die beiden Längslenker verbindenden Querträger wirkt als Torsionsstab, so dass sich bei gleichzeitigem Einfedern eine Längslenkercharakteristik und bei wechselseitigem Einfedern eine Schräglenkercharakteristik ergibt.
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Verbundlenkerachsen mit rohrförmigen Längslenkern, die aus zwei Halbschalen zusammengesetzt sind, zählen zum Stand der Technik. Die in der
DE 102 07 151 C1 erläuterte Verbundlenkerachse umfasst Längslenker, die aus einer Ober- und einer Unterschale zusammengesetzt sind, wobei auf den dem Querträger abgewandten Seiten nach unten weisende Randabschnitte der Oberschalen nach oben gerichtete Randabschnitte der Unterschalen übergreifen, während auf den dem Querträger zugewandten Seiten nach oben weisende Randabschnitte der Unterschalen nach unten gerichtete Randabschnitte der Oberschalen übergreifen. Der Querträger ist stirnseitig an den Längslenkern anstoßend mit diesen verschweißt. Nachteilig wirkt sich hier aus, dass beim Zusammensetzen der einzelnen Bauteile auf eine hohe Präzision zu achten ist. Sowohl die Halbschalen untereinander als auch der Querträger müssen vor dem Verschweißen sehr exakt zueinander positioniert werden, was die Montage erschwert. Dies wird dann besonders schwierig, wenn beim Verschweißen der Halbschalen Verzüge entstehen, wodurch der Anschluss an den Querträger nicht mehr sauber durchgeführt werden kann. Werden dagegen die Schalen nacheinander mit dem Querträger verbunden, so sind zwei Schweißnähte notwendig, um die Schalen an das Profil zu fügen. Diese Schweißnähte werden aufgrund der im Betrieb auftretenden Spannungen in Folge der hohen statischen und dynamischen Belastungen sehr stark belastet. Solche Achsen weisen dann eine geringere Lebensdauer auf als Achsen mit einer Fügung aus nur einer einzigen Schweißnaht. In Bezug auf eine Bauteilvariation besteht hier zudem der Nachteil, dass für jede Form des Querträgers eigene Halbschalen gefertigt werden müssen, die zu den Enden des Querträgers passende Anschlussstellen aufweisen müssen.
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Durch die
DE 196 49 076 B4 zählt eine Verbundlenkerachse und ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundlenkerachse zum Stand der Technik, bei der eine Innenschale und eine Außenschale zu einem rohrförmigen Längslenker verschweißt werden. Die Längslenker weisen so eine vertikale Teilung auf. Die Längslenker besitzen einen an die Querschnittskonfiguration der Enden des Querträgers angepassten Anbindungsbereich, an welchen die Enden montagegerecht positioniert und schweißtechnisch festgelegt werden. Hierzu werden die Enden des Querträgers an die Anlagefläche des Längslenkers stumpf angesetzt oder in eine Montageöffnung in der Wand des Längslenkers gesteckt und verschweißt. Durch diese Bauweise wird bereits sichergestellt, dass das Fügen der beiden Halbschalen keine Beeinträchtigung der Anbindung zwischen Längslenker und Querträger verursacht. Dennoch ist auch hier ein äußerst präzises Zusammenführen von Längslenker und Querträger notwendig, um die beiden Bauteile jeweils in der richtigen Position miteinander zu verschweißen. Demzufolge kann auch hier der Montageaufwand relativ hoch sein.
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Des Weiteren gehört die
WO 2004/041564 A1 zum Stand der Technik. In dieser Offenlegungsschrift wird eine gattungsbildende Verbundlenkerachse offenbart, die aus einem Querträger und zwei Längslenkern besteht. Die Längslenker wiederum bestehen aus drei Formteilen, die in mehreren Fertigungsprozessen miteinander verbunden und an den Querträger gefügt werden. Des Weiteren beinhaltet der Querträger eine Torsionsstange, die ebenfalls durch eine Aussparung des Längsträgers geführt wird. Die Fügung der einzelnen Teile wird vorzugsweise durch ein Schweißverfahren realisiert.
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Auch die
DE 697 07 670 T2 offenbart eine torsionsweiche Achse mit einem Querträger und zwei Längslenkern. Hierbei wird der Querträger aus zwei ineinander verschachtelten Rohren gebildet, die sowohl direkt als auch indirekt bzw. über den Einsatz eines Elastomers verbunden werden können. Anschließend wird dieser Querträger mit den beiden Längslenkern verbunden, die ihrerseits auch zweiteilig aufgebaut sind. Hierbei durchdringt der Querträger die beiden Längslenker vollständig.
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Auch die
US 2003/0141757 A1 offenbart eine Verbundlenkerachse, die aus einem Querträger und zwei Längslenkern besteht. Hierbei besteht der Querträger wiederum aus zwei ineinander gefügten Rohren, die zumindest in Teilbereichen miteinander verbunden sind. Die beiden Längslenker sind ebenfalls zweigliedrig aufgebaut und miteinander verschweißt.
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Des Weiteren offenbaren die
EP 1 314 587 A2 , die
WO 2007/066205 A1 und die
DE 196 49 076 B4 weitere Verbundlenkerachsen, die aus einem Querträger sowie zwei Längslenkern konzipiert sind. So stellen diese drei Dokumente ebenfalls einen erweiterten Stand der Technik dar.
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Der Erfindung liegt daher, ausgehend vom Stand der Technik, die Aufgabe zugrunde, eine Verbundlenkerachse mit zwei aus je einer Innenschale und einer Außenschale zusammengesetzten Lenkern zu schaffen, die einfacher in der Montage ist und verbesserte Belastungseigenschaften gegenüber Zugspannungen, insbesondere in den Fügebereichen, aufweist.
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Die Erfindung zeigt zwei eigenständige Lösungen dieser Aufgabe in den Ansprüchen 1 und 2 auf. Der technologische Zusammenhang der beiden eigenständigen Lösungen besteht darin, dass die Enden des Querträgers jeweils durch Montageöffnungen in den Innenschalen geführt sind, bis sie die Außenschale des Längslenkers kontaktieren und an bzw. in der Außenschale abgestützt sind. Die endseitige Abstützung der Querträger an bzw. in den Außenschalen des Längsträgers trägt wesentlich zur Erhöhung der Biegewechselsteifigkeit und - festigkeit der erfindungsgemäßen Verbundlenkerachse bei.
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Bei der Kraftfahrzeug-Verbundlenkerachse gemäß Anspruch 1 ist das Ende des Querträgers in den Längslenker eingeführt und stößt innenseitig an der Außenschale an. Vorzugsweise ist in der Außenschale ein Anbindungsbereich ausgebildet, an welchem das Ende des Querträgers in Kontakt gelangt. Das Ende des Querträgers umgreift den Anbindungsbereich formschlüssig. Ein Anbindungsbereich kann beispielsweise durch eine topfartige Ausformung in der Wand der Außenschale oder durch nockenartige Prägungen bzw. Sicken gebildet sein.
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Bei dieser ersten erfindungsgemäßen Lösung weist die äußere Halbschale keine Montageöffnung auf. Das Ende des Querträgers wird durch die Montageöffnung in der Innenschale geführt. Vorzugsweise sind die beiden Halbschalen zunächst miteinander verbunden worden. Anschließend wird der Längslenker auf das Ende des Querträgers gesteckt, bevor das Ende an der Innenseite der Außenschale kontaktiert. Das Ende wird also bis zum Anschlag an der Außenschale in den Längslenker eingefügt. Anschließend wird der Längslenker mit dem Querträger durch eine umlaufende, um die Montageöffnung in der Innenschale geführte Schweißnaht gefügt. Hierbei ist die Montage vereinfacht. Besonders vorteilhaft erweist sich, dass die äußere Außenschale unabhängig von der Form des Endabschnitts des Querträgers gestaltet werden kann. Auf diese Weise kann eine Außenschale als Gleichteil mit einer Universalgeometrie für eine Vielzahl von unterschiedlichen Achsen verwendet werden. Hierdurch können Entwicklungs- sowie Produktions- und Lagerhaltungskosten gesenkt werden.
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Bei der Kraftfahrzeug-Verbundlenkerachse nach Anspruch 2 in der Außenschale eine Montageöffnung vorgesehen. Die Enden des Querträgers werden durch die Montageöffnung in der Innenschale bis in die Montageöffnung in der Außenschale geführt, wo sie eingreifen und mit der Außenschale gefügt sind. Auch innenseitig, also an der Innenschale, wird das Ende des Querträgers mit der Innenschale gefügt, insbesondere umlaufend verschweißt.
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Bevorzugt wird das Ende des Querträgers durch die beiden Halbschalen, also die Innenschale und die Außenschale, gesteckt. Dies ist besonders für die Montage vorteilhaft. Es kann beispielsweise zunächst die Innenschale an den Querträger gefügt werden und in einem weiteren Schritt die Außenschale an Innenschale und Querträger. Insbesondere wenn das Ende des Querträgers nicht kreisrund ist, werden die Schalen bereits durch das Aufschieben auf das Ende des Querträgers in die richtige Position relativ zueinander gebracht und können dann leicht miteinander verschweißt werden. Hierdurch wird die Gefahr von fehlerhaft zusammengebauten Achsen verringert. Die fixe Positionierung der einzelnen Bauteile zueinander bei der Montage ist wenig aufwendig. Weiterhin wird der Längslenker an zwei Stellen, nämlich jeweils an der Innenschale und an der Außenschale, umlaufend um die Montageöffnung durch eine Schweißnaht mit dem Querträger verbunden, so dass man insgesamt eine höhere Stabilität der Verbindung zwischen Längslenker und Querträger erreicht. Zusätzlich sind die durchgehend bzw. umlaufend aufgebrachten Schweißnähte selbst resistenter gegen Zugspannungen, die bei der Verdrehung bzw. der Torsion des Querträgers auftreten.
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Die Öffnung im Ende des Querträgers wird zweckmäßigerweise durch einen Verschlusskörper, beispielsweise einen Deckel bzw. ein Deckblech, verschlossen.
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Die aus der Außenschale und der Innenschale gebildeten Grundkörper des Längslenker sind in einer vertikalen Längsebene des Längslenkers miteinander gefügt. Erfindungsgemäß und für den praktischen Einsatz vorteilhaft ist, dass an der Oberseite des Längslenkers die Außenschale die Innenschale überlappt. An der Unterseite des Längslenkers überlappt die Innenschale die Außenschale.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 in perspektivischer Darstellungsweise einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Verbundlenkerachse mit der Darstellung eines Längslenkers und eines Abschnitts des Querträgers und
- 2 einen Vertikalschnitt durch die Darstellung der 1 gemäß der Linie A - A.
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Die 1 und 2 zeigen einen Ausschnitt aus einer Verbundlenkerachse 1 für ein Kraftfahrzeug. Dargestellt sind ein endseitiger Abschnitt 2 eines Querträgers 3 und ein Längslenker 4. Der endseitige Abschnitt 2 des Querträgers 3 hat ein vorzugsweise rundes oder ovales Profil. Im mittleren, nicht dargestellten Längenabschnitt des Querträgers 3 ist dieser U- oder V-förmig profiliert und doppellagig gestaltet. Es versteht sich, dass die Verbundlenkerachse 1 zwei Längslenker 4 umfasst, die durch den Querträger 3 verbunden sind.
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Der Längslenker 4 ist in Blechschalenbauweise ausgeführt und besteht aus einer Innenschale 5 und einer Außenschale 6, die miteinander schweißtechnisch in einer vertikalen Längsebene VLE des Längslenkers 4 gefügt sind. Sowohl die Innenschale 5 als auch die Außenschale 6 weisen eine Bodenwand 7 bzw. 8 auf mit jeweils einem oberen Längsschenkel 9 bzw. 10 und einem unteren Längsschenkel 11 bzw. 12. Mit 13 ist in der 1 ein an einem Endabschnitt 14 des Längslenkers 4 festgelegter Radträger bezeichnet. Am gegenüberliegenden Endabschnitt 15 ist ein Anschlagbauteil 16 für die Festlegung der Verbundlenkerachse 1 am Tragrahmen des Kraftfahrzeugs vorgesehen.
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In der 2 erkennt man, dass an der Oberseite 17 des Längslenkers 4 die Außenschale 6 die Innenschale 5 überlappt, wohingegen an der Unterseite 18 des Längslenkers 4 die Innenschale 5 die Außenschale 6 überlappt. Hierzu übergreift der obere Längsschenkel 10 der Außenschale 6 den oberen Längsschenkel 9 der Innenschale 5. Auf der Unterseite 18 übergreift der Längsschenkel 11 der Innenschale 5 den Längsschenkel 12 der Außenschale 6. In Längsrichtung des Längslenkers 4 sind die Innenschale 5 und die Außenschale 6 entlang des Überlappungsbereichs B verschweißt.
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Die Innenschale 5 weist in ihrer Bodenwand 7 eine Montageöffnung 19 auf, durch welche ein Ende 20 des Querträgers 3 gesteckt ist. Auch die Außenschale 6 weist in ihrer Bodenwand 8 eine Montageöffnung 21 auf. Das Ende 20 des Querträgers 3 ist bis in die Montageöffnung 21 in der Außenschale 6 geführt und durchgreift die Montageöffnung 21, wie in der 2 zu erkennen ist. In der Montageöffnung 21 kontaktiert das Ende 20 des Querträgers 3 die Außenschale 6 und stützt sich in dieser ab. Das Ende 20 ist umlaufend um die Montageöffnung 21 mit dem Querträger 3 schweißtechnisch gefügt. Desweiteren ist das Ende 20 des Querträgers 3 um die Montageöffnung 19 in der Innenschale 5 mit dieser verschweißt.
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Die Öffnung 22 im Ende 20 des Querträgers 3 ist durch einen Verschlusskörper in Form eines Deckels 23 verschlossen. Umlaufend weist der Deckel 23 einen Kragen 24 auf. Der Deckel 23 ist mit dem Kragen 24 nach außen gerichtet in das Ende 20 des Querträgers 3 eingeführt und mit diesem verschweißt.
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Man erkennt des Weiteren insbesondere in der 2, dass die Montageöffnung 19 in der Innenschale 5 und die Montageöffnung 21 in der Außenschale 6 einen umlaufenden Kranz 25 bzw. 26 aufweisen, die jeweils das Ende 20 des Querträgers 3 umgreifen. Die Kränze 25, 26 unterstützen die Abstützung des Endes 20 des Querträgers 3 im Längslenker 4. Umlaufend um den Kranz 25, 26 ist das Ende 20 mit der Innenschale 5 bzw. der Außenschale 6 verschweißt.
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Bezugszeichenliste
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- 1 -
- Verbundlenkerachse
- 2 -
- endseitiger Abschnitt v. 3
- 3 -
- Querträger
- 4 -
- Längslenker
- 5 -
- Innenschale
- 6 -
- Außenschale
- 7 -
- Bodenwand v. 5
- 8 -
- Bodenwand v. 6
- 9 -
- oberer Längsschenkel v. 5
- 10 -
- oberer Längsschenkel v. 6
- 11 -
- unterer Längsschenkel v. 5
- 12 -
- unterer Längsschenkel v. 6
- 13 -
- Radträger
- 14 -
- Endabschnitt v. 4
- 15 -
- Endabschnitt v. 4
- 16 -
- Anschlagbauteil
- 17 -
- Oberseite v. 4
- 18 -
- Unterseite v. 4
- 19 -
- Montageöffnung in 5
- 20 -
- Ende v. 3
- 21 -
- Montageöffnung in 6
- 22 -
- Öffnung in 20
- 23 -
- Deckel
- 24 -
- Kragen
- 25 -
- Kranz
- 26 -
- Kranz
- B -
- Überlappungsbereich
- VLE -
- vertikale Längsebene v. 4
