DE102015212125A1

DE102015212125A1 - Torsionsquerträger, in particular for a torsion beam axle and motor vehicle comprising the Torsionsquerträger

Info

Publication number: DE102015212125A1
Application number: DE102015212125.9A
Authority: DE
Inventors: Jens Glorer; Federico Wermelskirchen; Ralf Andreas Schellhaas; Andreas HINZ; Lorand Kalotai
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2017-01-05

Abstract

Der Gegenstand der Anmeldung betrifft einen Torsionsquerträger (1) für eine Verbundlenkerachse mit einem langgestreckten offenen Torsionsquerträgerprofil (2), wobei in Endbereichen (3) des Torsionsquerträgerprofils (2) zur Bildung einer geschlossenen Querschnittsraumform Einsatzteile (4) eingesetzt sind, wobei ein zu einer Längsmitte (5) des Torsionsquerträgers (1) weisendes Ende (6) der Einsatzteile (4) sich zum Ende (6) hin an einen Profilboden (7) des Torsionsquerträgerprofils (2) anschmiegend einen Anlagebereich (8) zum Torsionsquerträgerprofil (2) ausbildet, wobei zumindest im Anlagebereich (8) des Torsionsquerträgerprofils (2) am Profilboden (7) der Profilboden (7) eine im Querschnitt bogenförmige erste Querschnittsraumform (10) mit einer Krümmung, die betragsmäßig größer als Null ist, besitzt. The subject of the application relates to a Torsionsquerträger (1) for a torsion beam axle with an elongated open Torsionskerträgerprofil (2), wherein in end regions (3) of the Torsionsquerträgerprofils (2) to form a closed cross-sectional space insert parts (4) are inserted, with a to a longitudinal center (5) of the Torsionsquerträgers (1) facing end (6) of the insert parts (4) to the end (6) towards a profile bottom (7) of the Torsionsquerträgerprofils (2) conforming forms a contact area (8) to the Torsionsquerträgerprofil (2), wherein at least in the contact region (8) of the Torsionsquerträgerprofils (2) on the profile bottom (7) of the profile bottom (7) has a cross-sectionally arcuate first cross-sectional space shape (10) having a curvature, the magnitude is greater than zero, has.

Description

Die Erfindung betrifft einen einwandigen Torsionsquerträger für eine Verbundlenkerachse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a single-walled torsion cross member for a torsion beam axle according to the preamble of claim 1.

Aus der EP 2 098 391 B1 ist eine Verbundlenkerachse und ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundlenkerachse bekannt, bei dem ein gattungsgemäßer Torsionsquerträger einen über seine Länge variierenden Querschnitt besitzt, mit einem im Querschnitt offenen Ω-förmigen, Hinterschnitte aufweisen Mittelteil und im Querschnitt U-förmigen, längslenkerseitigen Endabschnitten. In die Endabschnitte sind zur Bildung geschlossener Querschnitte in den Einzelabschnitten Schließbleche eingesetzt. Die Endabschnitte dienen als Verbindungsschnittstelle zu Längslenkern der Verbundlenkerachse. Ein derartiger Torsionsquerträger ist aufwendig in der Herstellung und kann bei bestimmungsgemäßer Belastung bereichsweise unerwünschte Spannungsspitzen aufweisen.From the EP 2 098 391 B1 a composite beam axis and a method for producing a torsion beam axle is known in which a generic Torsionsquerträger has a varying over its length cross-section, with a cross-sectionally open Ω-shaped, undercuts have central part and in cross-section U-shaped, longitudinally armature end portions. In the end sections closing plates are used to form closed cross sections in the individual sections. The end sections serve as a connection interface to trailing arms of the torsion beam axle. Such a torsion cross member is expensive to manufacture and may have undesirable spikes at certain loads under normal conditions.

Aus der US 2013/0264789 A1 , der US 8,308,175 B2 , der US 6,616,157 B2 , der US 2011/0115183A1 sowie der EP 1 036 667 B1 sind durchweg Verbundlenkerachsen bekannt, welche Torsionsquerträger aufweisen, die aus einem geschlossenem Rohrprofil hergestellt sind und durch Verformung dieses geschlossenen Rohrprofiles bereichsweise zweiwandig ausgebildet sind. Mangels freier Beschnittkanten solcher geschlossener Torsionsquerträgerprofile ist deren Torsionsverhalten von demjenigen Torsionsverhalten offener einwandiger Torsionsquerträger verschieden, sodass derartige geschlossene insbesondere mehrwandige Torsionsquerträger für die Ausgestaltung von einwandigen, offenen Torsionsquerträgerprofilen nicht einschlägig sind. Schließteile zur Bildung geschlossener Querschnitte weisen derartige Torsionsquerträger nicht auf.From the US 2013/0264789 A1 , of the US 8,308,175 B2 , of the US 6,616,157 B2 , of the US 2011 / 0115183A1 as well as the EP 1 036 667 B1 are consistently known twist beam axles, which have Torsionsquerträger, which are made of a closed tube profile and are partially formed by deformation of this closed pipe profile zwewandig. Due to the lack of free trim edges of such closed torsion cross member profiles, their torsional behavior differs from that of torsion behavior of open single-walled torsion cross members, so that such closed, in particular multi-walled torsion cross members are not relevant for the design of single-wall, open torsion cross member profiles. Closing parts for forming closed cross sections do not have such torsion cross members.

Es besteht das Bedürfnis, im Bereich der Anbindung der Schließteile an das Torsionsquerträgerprofil Spannungsspitzen am Torsionsquerträger zu minimieren und Spannungsverläufe zu homogenisieren. There is a need to minimize voltage peaks on the torsion cross member and to homogenize voltage profiles in the area of the connection of the closing parts to the torsion cross member profile.

Des Weiteren soll es erleichtert werden, einen optimierten und sanften tangentialen Auslauf von Schließblechen im Bereich einer Mittelzone des Torsionsquerträgerprofils zu gestalten. Insbesondere soll es möglich sein, durch die Spannungsoptimierung des Profils gegebenenfalls örtliche Verstärkungsbauteile vermeiden zu können. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein Kraftfahrzeug mit einem optimierten Torsionsquerträger bereitzustellen.Furthermore, it should be facilitated to make an optimized and gentle tangential outlet of strike plates in the region of a central zone of the Torsionsquerträgerprofils. In particular, it should be possible, if necessary, to be able to avoid local reinforcement components by optimizing the voltage of the profile. Furthermore, it is an object of the invention to provide a motor vehicle with an optimized torsion cross member.

Diese Aufgaben werden mit einem Torsionsquerträger mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben. Des Weiteren wird die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst.These objects are achieved with a torsion cross member having the features of claim 1. Advantageous embodiments are specified in the subclaims. Furthermore, the object is achieved by a motor vehicle having the features of claim 16.

Erfindungsgemäß wird ein gattungsgemäßer Torsionsquerträger für eine Verbundlenkerachse mit einem langgestreckten offenen Torsionsquerträgerprofil, bei dem in Endbereichen des Torsionsquerträgerprofils zur Bildung einer geschlossenen Querschnittsraumform Einsatzteile eingesetzt sind und bei dem ein zu einer Längsmitte des Torsionsquerträgers weisendes Ende der Einsatzteile sich zum Ende hin an einem Profilboden des Torsionsquerträgerprofils anschmiegend einen Anlagebereich zum Torsionsquerträgerprofil bildet, dadurch weitergebildet, dass zumindest im Anlagebereich des Torsionsquerträgerprofils am Profilboden der Profilboden eine im Querschnitt bogenförmige erste Querschnittsraumform mit einer Krümmung, die betragsmäßig größer als Null ist, besitzt. According to the invention, a generic Torsionskerträger for a torsion beam axle with an elongated open Torsionsquerträgerprofil, are used in the end portions of the Torsionsquerträgerprofils to form a closed cross-sectional space inserts and in which a pointing to a longitudinal center of Torsionsquerträgers end of the inserts to the end of a profile bottom of the Torsionsquerträgerprofils conforming forms a contact region to the Torsionsquerträgerprofil, characterized in that at least in the contact region of the Torsionsquerträgerprofils the profile bottom of the profile bottom has a cross-sectionally arcuate first cross-sectional space shape with a curvature, the amount is greater than zero, has.

Mit einer derartigen Ausgestaltung des Torsionsquerträgerprofils im Anlagebereich, insbesondere mit einer derartigen Ausgestaltung des Profilbodens, der sich im Anlagebereich befindet, konnte eine optimierte und insbesondere homogene Spannungsverteilung des Torsionsquerträgerprofils bei bestimmungsgemäßen Belastungssituationen erreicht werden. Insbesondere konnten unzulässig hohe Spannungsspitzen im Anlagebereich deutlich reduziert werden und in für Dauerbelastungssituationen unkritische Spannungszustände verbracht werden. Es wurde erkannt, dass hierfür der Anlagebereich im Querschnitt keine geraden Abschnitte besitzen soll, die in bogenförmige Abschnitte übergehen. Vielmehr wurde ein befriedigendes Ergebnis erreicht, indem im Anlagebereich der Profilboden im Querschnitt bogenförmig ausgebildet ist, wobei die hierdurch gebildete erste Querschnittsraumform eine Krümmung aufweist, die betragsmäßig größer als Null ist, also in keinem Bereich einen geraden Abschnitt besitzt. Die vorzusehende Krümmung im Anlagebereich eines zu einer Längsmitte des Torsionsquerträger weisendes Endes eines Einsatzteils und eine korrespondierende Krümmung des Profilbodens hierzu hat zu Folge, dass trotz einer Materialdickenvergrößerung durch das Aufeinanderliegen von Einsatzteil und Profilboden hierdurch erzeugte Spannungssprünge weitgehend egalisiert werden, jedenfalls auftretende Spannungsspitzen reduzierbar und homogenisierbar sind, die für Dauerbelastungssituationen des Torsionsquerträgers unschädlich sind.With such an embodiment of the Torsionsquerträgerprofils in the investment area, in particular with such a configuration of the tread, which is located in the investment area, an optimized and in particular homogeneous stress distribution of the Torsionsquerträgerprofils could be achieved in normal load situations. In particular, unacceptably high voltage peaks in the contact area could be significantly reduced and spent in uninterrupted stress states for continuous load situations. It was recognized that for this purpose the contact area in the cross section should have no straight sections, which merge into arcuate sections. Rather, a satisfactory result was achieved by the profile bottom is formed arcuate in cross-section in the contact area, wherein the thus formed first cross-sectional space shape has a curvature, the magnitude is greater than zero, so in any area has a straight section. The curvature to be provided in the contact area of an insert pointing to a longitudinal center of the Torsionsquerträger end of an insert part and a corresponding curvature of the tread thereto has the consequence that despite an increase in material thickness by the superimposition of insert and tread base thus produced voltage jumps are largely equalized, anyway occurring voltage peaks reducible and homogenizable are harmless to long-term load situations of the torsion crossmember.

Als besonders bevorzugte Ausführungsform hat sich herausgestellt, den Profilboden im Anlagebereich im Querschnitt kreisbogenförmig auszubilden. Eine kreisbogenförmige Ausgestaltung stellt dabei einen größtmöglichen konstanten Krümmungsradius dar, mit dem Seitenabschnitte des Torsionsquerträgerprofils durch einen gekrümmten Profilboden miteinander knickfrei verbindbar sind.As a particularly preferred embodiment has been found to form the profile bottom in the contact area in cross section circular arc. An arcuate configuration represents a maximum possible radius of curvature, with the side sections of the Torsionsquerträgerprofils are connected by a curved profile floor with each other kink-free.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind der Profilboden und korrespondierend hierzu ein freies Ende der Einsatzteile im Anlagebereich, im Querschnitt krümmungsstetig ausgebildet. Dies ermöglicht es zum einen den Profilboden und das korrespondierende Ende der Einsatzteile im Anlagebereich mit einer im Querschnitt variierenden Krümmung zu versehen, ohne dass unzulässig hohe Spannungsspitzen auftreten. Wichtig ist hierbei, dass die Querschnittsraumform im Anlagebereich krümmungsstetig erfolgt, das heißt, dass über den Querschnitt keine Krümmungssprünge stattfinden, sondern die Krümmungsradien der variablen Krümmung über den Querschnitt des Profilbodens hinweg stetig verlaufen.In a further preferred embodiment, the profile bottom and, corresponding thereto, a free end of the insert parts in the contact region, are formed with a curvature in cross-section. This makes it possible, on the one hand, to provide the profile bottom and the corresponding end of the insert parts in the abutment region with a curvature which varies in cross-section, without unacceptably high stress peaks occurring. It is important here that the cross-sectional space shape takes place in the contact area in a curvature-constant manner, that is to say that no curvature jumps take place over the cross section, but the radii of curvature of the variable curvature run steadily over the cross section of the profile floor.

In einer Längsrichtung des Torsionsquerträgers gesehen außerhalb der Anlagebereiche zu freien Endbereichen des Torsionsquerträger hin, weist dieser eine im Wesentlichen viereckige Querschnittsraumform auf, wobei die viereckige Querschnittsraumform durch das Torsionsquerträgerprofil zusammen mit dem Einsatzteil gebildet ist. In diesen Bereichen weist der Torsionsquerträger somit eine geschlossene Querschnittsraumform auf. Im Rahmen dieser Anmeldung ist der Ausdruck "im Wesentlichen viereckig" derart zu verstehen, dass die Querschnittsraumform des Torsionsquerträgers in einem bestimmten Querschnitt ein Viereck umschreibt, dessen Kanten jeweils in mehr als einem Punkt an der Querschnittsraumform des Torsionsquerträgers oder des Einsatzteils anliegen. Eckbereiche können beispielsweise abgerundet sein, wie dies im Bereich der Blechbearbeitung mittels Biegeradien üblich ist. Derart abgerundete Radien, die in einem solchen Querschnitt vorhanden sind, lassen den grundsätzlich viereckigen Charakter der Querschnittsraumform unberührt. Eine derartige im Querschnitt viereckige Raumform im Bereich der Endbereiche des Torsionsquerträgers bietet eine hohe Torsionssteifigkeit im Bereich dieser Endbereiche, an denen der Torsionsquerträger üblicherweise an biegesteife, radführende Längslenker einer Verbundlenkerachse anbindbar ist oder angebunden ist.Seen in a longitudinal direction of the Torsionsquerträgers outside of the contact areas to free end portions of the Torsionsquerträger out, this has a substantially quadrangular cross-sectional space shape, wherein the quadrangular cross-sectional space shape is formed by the Torsionsquerträgerprofil together with the insert part. In these areas, the Torsionsquerträger thus has a closed cross-sectional space shape. In the context of this application, the expression "substantially quadrangular" is to be understood such that the cross-sectional shape of the torsion cross member circumscribes in a certain cross-section a quadrangle, the edges of which bear in each case at more than one point on the cross-sectional space shape of the torsion cross member or the insert part. Corner areas may be rounded, for example, as is customary in the field of sheet metal processing by means of bending radii. Such rounded radii, which are present in such a cross section, leave the basically quadrangular character of the cross-sectional space shape untouched. Such a quadrangular shape in space in the region of the end regions of the Torsionsquerträgers offers a high torsional stiffness in the region of these end regions where the Torsionsquerträger is usually connected to rigid, wheel-guiding trailing arm of a torsion beam axle or is connected.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die viereckige Querschnittsraumform beispielsweise rechteckförmig, quadratisch, trapezförmig oder pultdachförmig oder unregelmäßig viereckig ausgebildet und weist herstellungsbedingt abgerundete Ecken auf. Unter pultdachförmig ist insbesondere zu verstehen, dass zumindest ein Zentralbereich des Profilbodens zu einem benachbarten Seitenabschnitt des Torsionsquerträgerprofils im Querschnitt einen spitzen Winkel α einschließt. In a preferred embodiment, the quadrangular cross-sectional space shape is, for example, rectangular, square, trapezoidal or pent roof-shaped or irregularly quadrilateral and has rounded edges due to its manufacture. Under pent roof-shaped is to be understood in particular that at least one central region of the tread to an adjacent side portion of the Torsionsquerträgerprofils in cross-section forms an acute angle α.

In einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsträgers geht der Profilboden des Torsionsquerträgerprofils über eine gesamte Länge L des Torsionsquerträgerprofils im Querschnitt in Seitenabschnitte über, die im Querschnitt eine gerade Raumform besitzen. Unter Querschnitt im Sinne der Erfindung ist durchgängig ein Schnitt senkrecht zu einer Längsachse des Torsionsquerträgers zu verstehen, wobei die Längsachse beispielsweise eine Verbindungslinie von Flächenschwerpunkten von Querschnittsflächen des Torsionsquerträgerprofils ist. In another expedient embodiment of the torsion beam according to the invention, the profile bottom of the Torsionsquerträgerprofils over an entire length L of the Torsionsquerträgerprofils in cross section in side sections, which have a straight spatial shape in cross section. Under cross-section in the sense of the invention is to be understood throughout a section perpendicular to a longitudinal axis of the Torsionsquerträgers, wherein the longitudinal axis is for example a connecting line of centroids of cross-sectional areas of the Torsionsquerträgerprofils.

Es ist zweckmäßig, den Profilboden des Torsionsquerträgerprofils in einer Längsrichtung gesehen zwischen den Anlagebereichen beider Einsatzteile so auszuformen, dass der Profilboden dort die Querschnittsraumform der Anlagebereiche aufweist. Dabei kann die Querschnittsraumform der Anlagebereiche qualitativ gleich vorliegen, was z. B. bedeutet, dass der Profilboden zwischen den Anlagebereichen, in gleicher Art und Weise wie ein Anlagebereich, eine variable Krümmung aufweist, wobei nicht unbedingt ein krümmungsidentischer Verlauf vorliegen muss. Zwischen den Anlagebereichen können an korrespondierenden Stellen auch andere Krümmungsradien vorliegen, verglichen mit den entsprechenden Stellen der Anlagebereiche. In einer besonderen Ausführungsform weist der Profilboden sowohl qualitativ wie auch quantitativ die gleiche Querschnittsraumform wie die Anlagebereiche auf. In einer solchen Ausführungsform sind korrespondierende Bereiche der Anlagebereiche und des Profilbodens zwischen den Anlagebereichen derart ausgebildet, dass die dort vorliegenden Krümmungsradien gleich sind. It is expedient to shape the profile bottom of the Torsionsquerträgerprofils seen in a longitudinal direction between the contact areas of both inserts so that the profile bottom there has the cross-sectional space shape of the contact areas. In this case, the cross-sectional space shape of the investment areas are qualitatively equal, which z. B. means that the profile bottom between the investment areas, in the same way as a investment area, has a variable curvature, not necessarily a curvature identical course must be present. There may also be other radii of curvature at the corresponding points between the contact areas, compared to the corresponding points of the contact areas. In a particular embodiment, the profile bottom both qualitatively and quantitatively on the same cross-sectional space shape as the investment areas. In such an embodiment, corresponding areas of the contact areas and the profile floor are formed between the contact areas such that the radii of curvature present there are the same.

In einer Längsrichtung gesehen zwischen den Anlagebereichen und den freien Enden des Torsionsquerträgers weist das Torsionsquerträgerprofil bevorzugt eine Übergangszone auf, wobei innerhalb der Übergangszone die in Längsrichtung gesehen erste Querschnittsraumform des Torsionsquerträgerprofils im Anlagebereich zum Einsatzteil in eine zweite Querschnittsraumform des Torsionsquerträgerprofils zum freien Ende des Torsionsquerträgerprofils hin übergeführt ist. Eine solche Überführung erfolgt insbesondere knickfrei, bevorzugt krümmungsstetig, um zu vermeiden, dass Torsionssteifigkeitssprünge entstehen, welche wiederum zu unerwünschten Spannungsspitzen führen können.Seen in a longitudinal direction between the contact areas and the free ends of the Torsionsquerträgers, the Torsionsquerträgerprofil preferably has a transition zone, wherein within the transition zone viewed in the longitudinal direction first cross-sectional space shape of the Torsionsquerträgerprofils in the contact area to the insert in a second cross-sectional space shape of the Torsionsquerträgerprofils to the free end of the Torsionsquerträgerprofils out is. Such a transfer takes place in particular kink-free, preferably curvature-continuous, in order to avoid that Torsionssteifigkeitssprünge arise, which in turn can lead to unwanted voltage spikes.

Das Einsatzteil ist üblicherweise mit dem Torsionsquerträgerprofil durchgehend oder mittels einer unterbrochenen Schweißnaht oder mittels Punktschweißen verbunden. Für alle Befestigungsarten hat sich bewährt, das sich das Einsatzteil zum Anlagebereich hin dem Profilboden möglichst stufenfrei annähert und tangential oder näherungsweise tangential in den Profilboden einläuft, das heißt sich an diesen tangential oder näherungsweise tangential anschmiegt. Unter näherungsweise tangential ist dabei zu verstehen, dass aus fertigungstechnischen Gründen gegebenenfalls minimale Knicke in den Einsatzteilen vorgesehen werden müssen, wobei grundsätzlich eine möglichst sanfte, das heißt näherungsweise tangentiale, Annäherung des freien Endes des Einsatzteils zum Profilboden hin angestrebt wird.The insert is usually connected to the torsion cross member profile continuously or by means of an interrupted weld or by spot welding. For all types of attachment has been proven that the insert part approaches the contact area towards the profile floor as possible step-free and tangential or approximately tangential enters the profile floor, that is clinging to these tangentially or approximately tangentially. Under approximately tangential is to be understood that for manufacturing reasons, where appropriate, minimal kinks must be provided in the inserts, with a basically gentle, that is approximately tangential approach of the free end of the insert to the profile bottom is sought.

In Längsrichtung des Torsionsquerträgerprofils gesehen gehen jeweils dessen Endbereiche, die Übergangszone und eine Mittelzone, die als zwischen den Anlagebereichen liegend oder die Anlagebereiche enthaltend definiert wird, knickfrei, insbesondere krümmungsstetig, ineinander über. Dies bewirkt eine homogene und freie von Spannungsspitzen verlaufende Spannungsverteilung.Seen in the longitudinal direction of the Torsionsquerträgerprofils go each end areas, the transition zone and a central zone, which is defined as lying between the investment areas or the investment areas containing kink-free, in particular curvature continuous, one another. This causes a homogeneous and free stress distribution running stress peaks.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Torsionsquerträgerprofil als im Querschnitt offenes Profil mit freien Beschnittkanten entlang seiner Längserstreckung ausgebildet ist. Eine solche Ausgestaltung des Torsionsquerträgers ermöglicht es, freie Beschnittkanten insbesondere über die Länge des Torsionsquerträgers unterschiedlich stark oder unterschiedlich weit nach außen zu biegen und somit in variabler Art und Weise Einfluss auf die Torsionssteifigkeit entlang der Länge des Torsionsquerträgers zu nehmen. Dies ist insbesondere ein Bauart bedingter Vorteil des vorliegenden Torsionsquerträgers gegenüber einem Torsionsquerträger der durch Umformung eines geschlossenen Rohrprofils (Halbzeug) hergestellt wird.Furthermore, it is preferred that the Torsionsquerträgerprofil is formed as a cross-sectionally open profile with free trim edges along its longitudinal extent. Such an embodiment of the torsion crossmember makes it possible to bend free trim edges, in particular over the length of the torsion crossmember, to different extents or differently far outwards and thus to influence the torsional stiffness along the length of the torsion crossmember in a variable manner. This is in particular a type of conditional advantage of the present torsion crossmember with respect to a torsion crossmember which is produced by forming a closed tube profile (semifinished product).

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in weiteren Unteransprüchen angegeben und in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung näher dargestellt. Further advantageous embodiments are specified in further subclaims and illustrated in more detail in the following detailed description of embodiments of the invention.

Insbesondere unterstützt wird die Vermeidung von unerwünschten Spannungsspitzen dadurch, dass die Einsatzteile zumindest in einem Teilbereich der Übergangszone in einem Querschnitt sich randlich an den Profilboden anschmiegend auslaufen.In particular, the avoidance of undesirable voltage peaks is assisted by the fact that the insert parts, at least in a partial region of the transition zone, terminate in a marginal manner against the profile bottom in a cross-section.

Des Weiteren wird die Aufgabe der Erfindung mit einem Kraftfahrzeug gelöst, welches einen Torsionsquerträger gemäß der Erfindung aufweist. Furthermore, the object of the invention is achieved with a motor vehicle having a torsion cross member according to the invention.

Im Folgenden wird die Erfindung gegebenenfalls unter Nennung weiterer vorteilhafter Merkmale beispielhaft anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:In the following, the invention will be explained by way of example with reference to further advantageous features by way of example with reference to the drawing. Show it:

1: einen erfindungsgemäßen Torsionsquerträger mit einem Torsionsquerträgerprofil und endseitig eingesetzten Einsatzteilen in einer Unteransicht; 1 a torsion cross member according to the invention with a Torsionsquerträgerprofil and inserts used end side in a bottom view;

2: den erfindungsgemäßen Torsionsquerträger in einer perspektivischen Ansicht; 2 : the torsion cross member according to the invention in a perspective view;

3: den erfindungsgemäßen Torsionsquerträger in einer Seitenansicht mit einem Einsatzteil; 3 : the torsion cross member according to the invention in a side view with an insert part;

4: den erfindungsgemäßen Torsionsquerträger in einer Draufsicht; 4 : the torsion cross member according to the invention in a plan view;

5a bis 5e: jeweils einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Torsionsquerträger entlang der Linien A-A (5a), B-B (5b), C-C (5c), D-D (Figur d) und E-E (5e); 5a to 5e in each case a cross section through the torsion cross member according to the invention along the lines AA ( 5a ), BB ( 5b ), CC ( 5c ), DD (Figure d) and EE ( 5e );

5b´: einen bevorzugten Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Torsionsquerträger in einem Bereich zwischen den Schnittlinien B-B (5b) und C-C (5c); 5b' FIG. 2 shows a preferred cross section through the torsion cross member according to the invention in a region between the section lines BB (FIG. 5b ) and CC ( 5c );

6: einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsquerträgers entlang der Linie E-E; 6 a cross section through a second embodiment of the Torsionsquerträgers invention along the line EE;

7: eine perspektivische Detailansicht auf den erfindungsgemäßen Torsionsquerträger; 7 a perspective detail view of the torsion cross member according to the invention;

8: eine schematische Spannungsverteilung im Bereich eines Anlagebereichs eines Einsatzteils zum Torsionsquerträgerprofil eines erfindungsgemäßen Torsionsquerträgers und 8th a schematic stress distribution in the region of a contact region of an insert part to the Torsionsquerträgerprofil a Torsionsquerträgers invention and

9 (Stand der Technik): eine schematische Spannungsverteilung im Bereich eines Anlagebereichs eines Einsatzteils zum Torsionsquerträgerprofil eines Torsionsquerträgers nach dem Stand der Technik. 9 (Prior Art): a schematic stress distribution in the region of a contact region of an insert part to the Torsionsquerträgerprofil a torsion cross member according to the prior art.

9 zeigt eine unerwünschte Spannungsverteilung eines Torsionsquerträgers gemäß dem Stand der Technik. Ein solcher Torsionsquerträger gemäß des Standes der Technik ist hinsichtlich seiner Bauart ein Torsionsquerträger, bei dem in ein offenes Torsionsquerträgerprofil in Endbereichen Einsatzteile eingesetzt sind. Ein Anlagebereich 100 ist schematisch angedeutet. Innerhalb des Anlagebereiches 100 liegen zur Längsmitte des Torsionsquerträgers weisende Enden der Einsatzteile an einer Innenseite des Torsionsquerträgerprofils an. Im Anlagebereich ist sowohl das Einsatzteil als auch das Torsionsquerträgerprofil eben ausgebildet. Bei bestimmungsgemäßer Belastungssituationen entstehen benachbart zum Anlagebereich 100 unerwünschte Spannungsspitzen 101. 9 shows an undesirable stress distribution of a torsion cross member according to the prior art. Such a torsion cross member according to the prior art is in terms of its design, a torsion cross member, in which insert parts are used in an open Torsionsquerträgerprofil in end regions. An investment area 100 is indicated schematically. Within the investment area 100 lie to the longitudinal center of the Torsionsquerträgers facing ends of the insert parts on an inner side of the Torsionsquerträgerprofils. In the investment area, both the insert part and the Torsionsquerträgerprofil is flat. Under normal load situations arise adjacent to the investment area 100 unwanted voltage peaks 101 ,

Dabei zeigt 9 einen Ausdruck einer Spannungsverteilung, welche im Wege einer Spannungsermittlung mit Hilfe der finiten Elemente-Methode ermittelt wurde. Derartige unerwünschte Spannungsspitzen gilt es zu verhindern, was mit einem erfindungsgemäßen Torsionsquerträger gemäß nachfolgender Beschreibung gelingt. It shows 9 an expression of a stress distribution, which was determined by means of a stress determination using the finite element method. It is important to prevent such unwanted spikes, what with a torsion cross member according to the invention succeeds as described below.

Ein erfindungsgemäßer Torsionsquerträger 1 besitzt ein langgestrecktes, offenes Torsionsquerträgerprofil 2. In Endbereiche 3 des offenen Torsionsquerträgerprofils 2 sind Einsatzteile 4 eingesetzt (vgl. 1, 2). An inventive torsion cross member 1 has an elongated, open torsion cross member profile 2 , In end areas 3 of the open torsion cross member profile 2 are insert parts 4 used (see. 1 . 2 ).

Das Einsatzteil 4 bzw. die Einsatzteile 4 weisen jeweils ein zu einer Längsmitte 5 weisendes Ende 6 auf. Die Enden 6 bilden zusammen mit einem Profilboden 7 des Torsionsquerträgerprofils 2 je einen Anlagebereich 8, welcher in 1 beispielhaft gestrichelt dargestellt ist. In diesen Anlagebereichen 8 liegen die Einsatzteile 4, bevorzugt flächig am Profilboden 7 innenliegend im Torsionsquerträgerprofil 2 an. An gegenüberliegenden freien Enden 9 sind die Einsatzteile 4 beabstandet vom Profilboden 7 des Torsionsquerträgerprofils 2 angeordnet (vgl. 2), so dass im Bereich der freien Enden 9, insbesondere innerhalb der Endbereiche 3 mit Ausnahme der Anlagebereiche 8, zusammen mit dem Torsionsquerträgerprofil 2 eine geschlossene Querschnittsraumform des Torsionsquerträgers 1 gebildet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zumindest in dem/den Anlagebereich(en) 8 der Profilboden 7 des Torsionsquerträgerprofils 2 eine im Querschnitt bogenförmige erste Querschnittsraumform 10 (vgl. 5b) mit einer Krümmung, die betragsmäßig größer als 0 ist, besitzt. The insert part 4 or the insert parts 4 each have one to a longitudinal center 5 pointing end 6 on. The ends 6 make up together with a profile floor 7 of the Torsionsquerträgerprofils 2 one investment area each 8th which is in 1 is shown by dashed lines as an example. In these investment areas 8th are the inserts 4 , preferably flat on the bottom of the profile 7 inside in the torsion cross member profile 2 at. At opposite free ends 9 are the inserts 4 spaced from the profile floor 7 of the Torsionsquerträgerprofils 2 arranged (cf. 2 ), so that in the area of the free ends 9 , especially within the end regions 3 with the exception of the investment areas 8th , together with the Torsionskerträgerprofil 2 a closed cross-sectional space shape of the Torsionsquerträgers 1 is formed. According to the invention, at least in the attachment area (s) 8th the profile floor 7 of the Torsionsquerträgerprofils 2 an arcuate in cross section first cross-sectional space shape 10 (see. 5b ) having a curvature greater than 0 in magnitude.

Die Einsatzteile 4 laufen vom freien Ende 9 aus in Richtung Längsmitte 5 gesehen, bevorzugt sich an den Profilboden 7 anschmiegend, möglichst tangential in diesen ein, so dass in einer Längsrichtung 11 gesehen sich eine Querschnittsfläche 12 des Torsionsquerträgers 1 zur Längsmitte 5 hin verkleinert. In einem Bereich zwischen den Enden 6 ist der Torsionsquerträger 1 lediglich aus dem Torsionsquerträgerprofil 2 gebildet und besitzt somit analog zum Torsionsquerträgerprofil 2 eine einwandige, offene Querschnittsraumform, welche insbesondere torsionsweich aber relativ beigesteif ausgebildet ist. Das Torsionsquerträgerprofil 2 weist dabei nach außen abgebogene, freie Beschnittkanten 13 auf. Das Nachaußen-Biegen dient insbesondere zum Abbau von Spannungsspitzen im Bereich der freien Beschnittkanten 13 selbst. The inserts 4 run from the free end 9 off in the direction of the longitudinal center 5 Seen, preferably at the profile bottom 7 snugly, as tangentially as possible in this one, so that in a longitudinal direction 11 seen a cross-sectional area 12 of the torsion crossmember 1 to the longitudinal center 5 downsized. In an area between the ends 6 is the torsion crossbeam 1 only from the Torsionsquerträgerprofil 2 formed and thus has analogous to Torsionsquerträgerprofil 2 a single-walled, open cross-sectional space shape, which is particularly torsionally soft but relatively bekesteif formed. The torsion cross member profile 2 points outward bent, free trim edges 13 on. The outward bending serves in particular to reduce stress peaks in the area of the free trimming edges 13 even.

Der Profilboden 7 des Torsionsquerträgerprofils 2 geht mit seiner gekrümmten Raumform in Seitenwandungen 14 über, die ihrerseits über einen Radiusabschnitt 22 in die freien Beschnittkanten 13 übergehen. The profile floor 7 of the Torsionsquerträgerprofils 2 goes with its curved spatial form in side walls 14 over, in turn, over a radius section 22 in the free trim edges 13 pass.

Für die weitere Beschreibung wird in einem Bereich des Torsionsquerträgers 1 zwischen den Einsatzteilen 4 zuzüglich der Anlagebereiche 8 eine Mittelzone 15 definiert. Jeweils endseitig an die Mittelzone 15 anschließend ist eine Übergangszone 16 vorhanden, welche in freie Endabschnitte 17 übergeht. Dabei ist bei der vorliegenden Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsquerträgers 1 im Bereich der Mittelzone 15 die erste Querschnittsraumform 10 des Torsionsquerträgerprofils aufweisend die Krümmung im Profilboden 7 vorhanden. In den freien Endabschnitten 17 weist der erfindungsgemäße Torsionsquerträger 1 eine im Wesentlichen viereckige, zweite Querschnittsraumform 18 auf (vgl. auch 5e), wobei die im Wesentlichen viereckige Querschnittsraumform 18 im Bereich der freien Endabschnitte 17 durch das Einsatzteil 4 und die gegenüber der Mittelzone 15 geänderte Querschnittsraumform des Torsionsquerträgerprofils 2 gebildet ist. For the further description is in a range of Torsionsquerträgers 1 between the inserts 4 plus the investment areas 8th a middle zone 15 Are defined. Each end to the middle zone 15 then there is a transition zone 16 present, which in free end sections 17 passes. It is in the present embodiment of the Torsionsquerträgers invention 1 in the area of the middle zone 15 the first cross-sectional space shape 10 the Torsionsquerträgerprofils having the curvature in the profile bottom 7 available. In the free end sections 17 has the Torsionsquerträger invention 1 a substantially quadrangular, second cross-sectional space shape 18 on (see also 5e ), wherein the substantially quadrangular cross-sectional space shape 18 in the area of the free end sections 17 through the insert part 4 and the opposite to the middle zone 15 changed cross-sectional space shape of the Torsionsquerträgerprofils 2 is formed.

Im Sinne der Erfindung ist als "im Wesentlichen viereckig" dahingehen zu verstehen, dass die zweite Querschnittsraumform 18 abgerundete Ecken 19 durchaus aufweisen kann. Die abgerundeten Ecken 19 sind beispielsweise der Herstellbarkeit des Torsionsquerträgerprofils 2 geschuldet. Selbstverständlich kann ein aus Stahlblech geformtes Torsionsquerträgerprofil 2 nicht absolut idealgeometrisch scharfkantig eckig gefertigt werden. Insoweit ist der Begriff "im Wesentlichen viereckig" derart zu verstehen, dass der Querschnittsraumform ein Viereck einbeschrieben werden kann, welches mit jeder Seite an zumindest zwei Punkten der zweiten Querschnittsraumform anliegt. Weiterhin soll bei dem Begriff "im Wesentlichen viereckige Querschnittsraumform 18" außer Betracht bleiben, dass gegebenenfalls die freien Beschnittkanten ein Stück über das dort vorhandene Einsatzteil 4 hinausragen. Die Angabe "im Wesentlichen viereckige zweite Querschnittsraumform 18" bezieht sich also auf die vom Torsionsquerträgerprofil 2 und dem Einsatzteil 4 umschlossene Querschnittsfläche 12, die abgesehen von z. B. abgerundeten Ecken im Wesentlichen ein Viereck bildet. Eine solche Ausführungsform sei vorab anhand der 5e beschrieben. Bei der dort dargestellten zweiten Querschnittsraumform 18 gehen Seitenabschnitte 20 der Querschnittsraumform 18 über abgerundete Ecken 19 in einen geraden Zentralabschnitt 21 des Profilbodens 7 über. Der Profilboden 7 besitzt also im Bereich der zweiten Querschnittsraumform 18 eine im Querschnitt gerade Raumform. Ebenso trifft dies für die Seitenabschnitte 20 zu, die der Querschnittsraumform der Seitenwandungen 14 des Torsionsquerträgerprofils 2 entsprechen. Bei der zweiten Querschnittsraumform 18 gemäß 5e handelt es sich um eine im Querschnitt pultdachförmige, viereckige Querschnittsraumform 18, bei der der gerade Zentralabschnitt 21 zusammen mit mindestens einem benachbarten Seitenabschnitt 20 einen spitzen Winkel α einschließt. Die pultdachförmige, zweite Querschnittsraumform 18 des Torsionsquerträgerprofils 2 im Bereich der freien Endabschnitte 17 hat sich als besonders günstig erwiesen, was die Vermeidung von Spannungsspitzen in einem eingebauten Zustand des Torsionsquerträgers 1 angeht. An den freien Enden des Torsionsquerträgers 1 ist üblicherweise ein starrer Längslenker (nicht gezeigt) befestigt, an welchem wiederum ein Rad eines Kraftfahrzeuges angebracht ist. Es hat sich als positiv herausgestellt, im Anbindungsbereich des Torsionsquerträgers 1 an einen Längslenker eine im Querschnitt viereckige Raumform, insbesondere eine pultdachförmige Raumform zu wählen, um einen besonders geschmeidigen Übergang, unter Vermeidung von unzulässigen Spannungsspitzen zu erreichen. For the purposes of the invention, it is to be understood as "substantially quadrangular" that the second cross-sectional space shape 18 rounded edges 19 may well have. The rounded corners 19 are, for example, the manufacturability of Torsionsquerträgerprofils 2 owed. Of course, a Torsionskerträgerprofil formed of sheet steel 2 not absolutely idealgeometrisch sharp-edged be made square. In that regard, the term "substantially quadrangular" is to be understood such that the cross-sectional space shape can be inscribed a quadrilateral, which abuts with each side at at least two points of the second cross-sectional space shape. Furthermore, the term "substantially quadrangular cross-sectional space shape 18 "disregard that, where appropriate, the free trim edges a piece on the existing there insert 4 protrude. The term "substantially quadrangular second cross-sectional space shape 18 "refers to the torsion cross member profile 2 and the insert part 4 enclosed cross-sectional area 12 , which apart from z. B. rounded corners forms a rectangle substantially. Such an embodiment is previously based on the 5e described. In the second cross-sectional space shape shown there 18 go side sections 20 the cross-sectional space shape 18 over rounded corners 19 in a straight central section 21 of the tread 7 above. The profile floor 7 So it has in the region of the second cross-sectional space shape 18 a cross-sectionally straight spatial form. Likewise, this applies to the side sections 20 to, the cross-sectional space shape of the side walls 14 of the Torsionsquerträgerprofils 2 correspond. In the second cross-sectional space shape 18 according to 5e it is a cross-sectional pentagonal, quadrangular cross-sectional space shape 18 in which the straight central section 21 together with at least one adjacent side section 20 includes an acute angle α. The pent roof-shaped, second cross-sectional space shape 18 of the Torsionsquerträgerprofils 2 in the area of the free end sections 17 has proved to be particularly favorable, which is the avoidance of voltage spikes in a built-in state of Torsionsquerträgers 1 As. To the free ends of the Torsionsquerträgers 1 usually a rigid trailing arm (not shown) attached to which in turn a wheel of a motor vehicle is mounted. It turned out to be positive in the connection area of the torsion cross member 1 on a trailing arm to select a square in cross-section spatial form, in particular a pent roof-shaped spatial form, in order to achieve a particularly smooth transition, while avoiding unacceptable voltage spikes.

Die freien Endabschnitte 17, wie sie hinsichtlich ihrer zweiten Querschnittsraumform 18 beispielhaft in 5e dargestellt sind, erstrecken sich in Längsrichtung 11 gesehen, über einen Bereich von jeweils ca. 5 % bis 20 % einer Gesamtlänge L des Torsionsquerträgers 1. Die Übergangszonen 16 weisen hinsichtlich ihrer Längserstreckung in Längsrichtung 11 gesehen ca. 5 % bis 20 % der Gesamtlänge L des Torsionsquerträgers 1 auf. Hinsichtlich der Längserstreckung der Anlagebereiche 8 in Längsrichtung 11 gesehen, hat sich ein Bereich zwischen 5 % und 20 %, insbesondere 5 % bis 15 % der Länge L des Torsionsquerträgers 1 bewährt. Die Mittelzone 15 hat zweckmäßiger Weise hinsichtlich ihrer Längserstreckung einen Anteil von wenigstens 40 %, bevorzugt mehr als 30 % an der Gesamtlänge L des Torsionsquerträgers 1. The free end sections 17 as they regard their second cross-sectional space shape 18 in example 5e are shown extending in the longitudinal direction 11 Seen over a range of about 5% to 20% of a total length L of the torsion cross member 1 , The transition zones 16 have in terms of their longitudinal extent in the longitudinal direction 11 Seen about 5% to 20% of the total length L of Torsionsquerträgers 1 on. With regard to the longitudinal extent of the investment areas 8th longitudinal 11 seen, has a range between 5% and 20%, in particular 5% to 15% of the length L of the torsion crossmember 1 proven. The middle zone 15 has expediently in terms of their longitudinal extent a proportion of at least 40%, preferably more than 30% of the total length L of the Torsionsquerträgers 1 ,

Im Folgenden werden variierende Querschnittsraumformen des Torsionsquerträgerprofils 2 und, wo Einsatzteile 4 vorhanden sind des Torsionsquerträgers 1 unter Zuhilfenahme der 3, 4 und 5a bis 5e erläutert. Hereinafter, varying cross-sectional space shapes of the torsion cross member profile 2 and where inserts 4 present are the Torsionsquerträgers 1 with the help of the 3 . 4 and 5a to 5e explained.

5a zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A der 3 und 4 und liegt in einem Bereich der Mittelzone 15. In diesem Bereich (vgl. 5a) besitzt der Profilboden 7 eine bogenförmige Querschnittsraumform, die der ersten Querschnittsraumform 10 entspricht. Im Ausführungsbeispiel ist die bogenförmige Raumform (erste Querschnittsraumform 10) als im Querschnitt kreisbogenförmige Raumform ausgebildet und weist über die gesamte Erstreckung des Profilbodens 7 eine konstante Krümmung auf. Der Profilboden 7 geht endseitig in die Seitenabschnitte 20 über, welche im Querschnitt eine gerade Raumform besitzen, so dass insgesamt eine im Querschnitt U-förmige Raumform des Torsionsquerträgerprofils 2 vorliegt, die aus einem bogenförmigen Profilboden 7 und geraden, sich zu einer offenen Seite des Profils hin gegebenenfalls sanft erweiternden Seitenabschnitten 20 gebildet ist. An die Seitenabschnitte 20 schließen sich jeweils über die Radiusabschnitte 22 die freien Beschnittkanten 13 an. Im Bereich der Mittelzone 15 liegt der Torsionsquerträger 1 als offenes Profil vor. 5a shows a section along the line AA of 3 and 4 and lies in an area of the middle zone 15 , In this area (cf. 5a ) has the profile bottom 7 an arcuate cross-sectional space shape, the first cross-sectional space shape 10 equivalent. In the exemplary embodiment, the arcuate spatial form (first cross-sectional space shape 10 ) is formed as a cross-sectional arcuate spatial form and has over the entire extent of the profile bottom 7 a constant curvature. The profile floor 7 goes into the side sections at the end 20 about, which have a straight spatial shape in cross-section, so that a total of a U-shaped cross-sectional shape of the Torsionsquerträgerprofils 2 present, consisting of an arcuate profile bottom 7 and straight side portions which optionally extend gently to an open side of the profile 20 is formed. To the side sections 20 close each over the radius sections 22 the free trim edges 13 at. In the area of the middle zone 15 lies the torsion crossbeam 1 as an open profile.

5b zeigt einen Querschnitt entlang der Linie B-B der 3 und 4 und liegt im Bereich des Anlagebereichs 8. 5b shows a cross section along the line BB of 3 and 4 and is in the area of the investment area 8th ,

Das Einsatzteil 4 schmiegt sich in diesem Bereich gleichsinnig gekrümmt wie der Profilboden 7 an diesen an und berührt möglichst spaltfrei den Profilboden 7 an einer Innenseite des Torsionsquerträgerprofils 2. Im Anlagebereich 8 besitzt das Torsionsquerträgerprofil eine im Querschnitt kreisbogenförmige Raumform mit insbesondere konstantem Radius. Der Profilboden 7 geht nicht nur im Schnitt B-B gesehen, sondern über das gesamte Torsionsquerträgerprofil 2 hinweg knickfrei in die Seitenwandungen 20 über. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Profilboden im Anlagebereich 8 kreisbogenförmig ausgebildet (Querschnitt gemäß 5b) und weist somit einen konstanten Krümmungsradius auf. In einer anderen Ausführungsform kann die Krümmung des Profilbodens 7 im Anlagebereich 8 einen sich ändernden Krümmungsradius besitzen, wobei wesentlich ist, dass die Krümmung des Profilbodens 7 über den gesamten Profilboden 7 hinweg (im Querschnitt gesehen) betragsmäßig > 0 ist. The insert part 4 nestles in this area in the same direction curved as the profile floor 7 at this and touches the profile floor as possible without a gap 7 on an inner side of the Torsionsquerträgerprofils 2 , In the investment area 8th has the Torsionsquerträgerprofil a cross-sectionally circular space shape with particular constant radius. The profile floor 7 is not only seen in section BB, but over the entire Torsionsquerträgerprofil 2 away kink-free in the side walls 20 above. In the illustrated embodiment, the profile bottom in the investment area 8th circular arc-shaped (cross section according to 5b ) and thus has a constant radius of curvature. In another embodiment, the curvature of the tread bottom 7 in the investment area 8th have a varying radius of curvature, wherein it is essential that the curvature of the tread 7 over the entire profile floor 7 (seen in cross-section) amounts to> 0.

Weiterhin bevorzugt ist, dass der Profilboden 7 zumindest im Anlagebereich 8 einen krümmungsstetigen Querschnittsverlauf besitzt, d. h. dass bei Vorliegen von unterschiedlichen Krümmungen entlang des Querschnitts des Profilbodens 7 diese einen Verlauf ohne Krümmungssprünge aufweist. Furthermore, it is preferred that the profile bottom 7 at least in the investment area 8th has a curvature continuous cross-sectional profile, ie that in the presence of different curvatures along the cross section of the tread 7 this has a course without curvature jumps.

5c zeigt einen Schnitt entlang der Linie C-C der 3 und 4 und liegt in einem Bereich der Übergangszone 16, von der Längsmitte 5 aus gesehen, insbesondere in einem Anfangsbereich der Übergangszone 16. Die Querschnittsraumform des Profilbodens 7 weist dabei im Wesentlichen noch die erste Querschnittsraumform 10 auf oder beginnt – in Längsrichtung 11 gesehen – diese zu verlassen. In einem solchen Bereich des erfindungsgemäßen Torsionsquerträgers 1 ist das Schließteil bereits beabstandet vom Profilboden 7 angeordnet, so dass eine geschlossene Querschnittsfläche 12 gebildet ist, was die Torsionssteifigkeit des Torsionsquerträgers 1 in diesem Bereich erhöht. Bevorzugt ist das Einsatzteil 4 in diesem Bereich im Querschnitt gewellt ausgebildet. 5c shows a section along the line CC of 3 and 4 and lies in an area of the transition zone 16 , from the longitudinal center 5 from, in particular in an initial region of the transition zone 16 , The cross-sectional space shape of the profile floor 7 essentially still has the first cross-sectional space shape 10 on or starts - in the longitudinal direction 11 seen - to leave this. In such an area of the torsion crossmember according to the invention 1 the closing part is already spaced from the profile bottom 7 arranged so that a closed cross-sectional area 12 is formed, what the torsional stiffness of Torsionsquerträgers 1 increased in this area. The insert is preferred 4 formed corrugated in this area in cross section.

5d zeigt einen Schnitt entlang der Linie D-D der 3 und 4. Dieser Schnitt liegt in der Übergangszone 16 und weist einen im Querschnitt durchgängig gekrümmten Profilboden 7 auf, der im Querschnitt noch keinen geraden Zentralabschnitt 21 (vgl. 5e) besitzt. In einem solchen Querschnitt ist das Einsatzteil 4 gegenüber dem Querschnitt gemäß 5c ein Stück weiter zu den freien Beschnittkanten 13 hin verlagert angeordnet, so dass eine gegenüber der 5c vergrößerte Querschnittsfläche 12 gebildet ist. Der Profilboden 7 weist in der Querschnittsdarstellung gemäß 5d insbesondere einen krümmungsstetigen Verlauf auf. 5d shows a section along the line DD of 3 and 4 , This section is in the transition zone 16 and has a consistently curved cross-section profile bottom 7 on, in the cross section still no straight central section 21 (see. 5e ) owns. In such a cross section is the insert part 4 according to the cross section according to 5c a little further to the free trim edges 13 arranged to shift so that one opposite the 5c enlarged cross-sectional area 12 is formed. The profile floor 7 points in the Cross-sectional view according to 5d in particular a curvature-continuous course.

5e zeigt einen Schnitt entlang der Linie E-E der 3 und 4 und liegt im Bereich der freien Endabschnitte 17 des Torsionsquerträgers 1. Das Einsatzteil 4 ist in einem solchen Schnitt im Querschnitt geradlinig verlaufend ausgebildet und gegenüber einer Darstellung gemäß 5d noch ein Stück näher an den freien Beschnittkanten 13 angeordnet, so dass eine weiter vergrößerte Querschnittsfläche 12 gebildet ist. Das Torsionsquerträgerprofil 2 weist eine im Wesentlichen pultdachförmige Raumform, mit einem im Querschnitt geradlinig verlaufenden Zentralabschnitt 21 des Profilbodens 7 auf. Eine solche pultdachförmige Raumform ist insbesondere dadurch definiert, das der Zentralabschnitt 21 mit einer benachbarten Seitenwandung 14 bzw. einem benachbarten Seitenabschnitt 20 in einem Querschnitt einen spitzen Winkel α einschließt. Als vorteilhafte Werte für den Winkel α haben sich Werte zwischen 45° und weniger als 90°, insbesondere zwischen 60° und weniger als 90° bewährt. 5e shows a section along the line EE of 3 and 4 and lies in the area of the free end sections 17 of the torsion crossmember 1 , The insert part 4 is formed in such a section in cross-section rectilinear and opposite to a representation according to 5d even closer to the free cropping edges 13 arranged so that a further enlarged cross-sectional area 12 is formed. The torsion cross member profile 2 has a substantially pent roof-shaped spatial form, with a rectilinear in cross section central portion 21 of the tread 7 on. Such a pent roof-shaped spatial form is defined in particular by the central portion 21 with an adjacent side wall 14 or an adjacent page section 20 includes an acute angle α in a cross section. Values between 45 ° and less than 90 °, in particular between 60 ° and less than 90 °, have proven to be advantageous values for the angle α.

Die Querschnittsfläche 12 weist eine im Wesentlichen viereckige Raumform mit abgerundeten Ecken 19 auf. Die Seitenabschnitte 20 erweitern sich ausgehend vom Profilboden 7 entlang ihres geradlinigen Verlaufs trichterförmig, so dass insgesamt eine pultdachförmige Raumform ausgebildet ist. Als mögliche weitere viereckige Querschnittsraumformen kommen selbstverständlich auch quadratische, rechteckige, trapezförmige oder unregelmäßig viereckige Raumformen in Betracht. Das Einsatzteil 4 schließt einen offenen Endbereich des Torsionsquerträgerprofils 2 ab, so dass ein geschlossenes, viereckiges Profil gebildet ist. The cross-sectional area 12 has a substantially quadrangular shape with rounded corners 19 on. The side sections 20 expand starting from the profile floor 7 along its rectilinear course funnel-shaped, so that a total of a pent roof-shaped spatial form is formed. Of course, square, rectangular, trapezoidal or irregular quadrangular spatial forms may also be considered as possible further quadrangular cross-sectional space shapes. The insert part 4 closes an open end portion of the torsion cross member profile 2 so that a closed, square profile is formed.

5b´ zeigt einen qualitativen Verlauf des Einsatzteiles 4 relativ zum Torsionsquerträgerprofil 2 in einem Zwischenbereich zwischen den Schnittlinien B-B und C-C gemäß den 5b und 5c. Es sei betont, dass nicht im gesamten Zwischenbereich zwischen den genannten Schnittlinien B-B und C-C der Verlauf gemäß 5b´ vorliegen muss. Wesentlich ist, dass zumindest in einem Teilbereich der Übergangszone 16 des Torsionsquerträgerprofils 2 das Einsatzteil 4 sich randlich anschmiegend an den Profilboden 7 des Torsionsquerträgerprofils 2 ausläuft. Hierdurch ist eine sichelförmige Querschnittsfläche 12 gebildet. Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, dass Randbereiche des Einsatzteils 4 noch in gekrümmten Querschnittsbereichen des Profilbodens 7 sich an diesen anschmiegend auslaufen. Bevorzugt ist vermieden, dass in diesem Bereich die Anschmiegung des Einsatzteils 4 bis in gerade Seitenabschnitte 20 hinein vorgenommen wird. Im Bereich der geraden Seitenabschnitte 20 (vergleiche Schnitt C-C gemäß 5c) ist es bevorzugt, dass Seitenbereiche des Einsatzteils 4 randlich stumpf auf die geraden Seitenabschnitte 20 zulaufen. 5b' shows a qualitative course of the insert 4 relative to the Torsionsquerträgerprofil 2 in an intermediate region between the cutting lines BB and CC according to the 5b and 5c , It should be emphasized that not in the entire intermediate area between the mentioned intersection lines BB and CC the course according to 5b' must be present. It is essential that at least in a partial area of the transition zone 16 of the Torsionsquerträgerprofils 2 the insert part 4 clinging to the bottom of the profile 7 of the Torsionsquerträgerprofils 2 expires. This is a sickle-shaped cross-sectional area 12 educated. Furthermore, it is particularly advantageous that edge regions of the insert part 4 still in curved cross-sectional areas of the tread 7 to be attached to these. Preference is avoided that in this area the snuggling of the insert 4 up to straight side sections 20 is made in it. In the area of the straight side sections 20 (compare section CC according to 5c ), it is preferable that side portions of the insert part 4 marginal blunt on the straight side sections 20 run.

Zur Erreichung der vorbeschriebenen Ausgestaltung ist es besonders zweckmäßig, den Querschnittsverlauf des Einsatzteils 4 mit einer zum Profilboden 7 korrespondierenden Krümmung auszubilden. Ein solcher Querschnittsverlauf ist demnach hinsichtlich der Art der Krümmung, nicht jedoch zwingend hinsichtlich des exakten Krümmungsverlaufs dem Profilboden 7 angeglichen. Hierdurch entsteht eine im Wesentlichen im Querschnitt sichelförmig umgrenzte Querschnittsfläche 12. Das Einsatzteil 4 schmiegt sich randlich an die im Querschnitt gekrümmten Ausläufer des Profilbodens 7 an.To achieve the above-described embodiment, it is particularly useful, the cross-sectional shape of the insert 4 with one to the profile floor 7 form corresponding curvature. Such a cross-sectional profile is therefore in terms of the type of curvature, but not mandatory in terms of the exact curvature of the profile bottom 7 equalized. This results in a cross-sectionally sickle-shaped cross-sectional area 12 , The insert part 4 clings marginally to the curved cross-section foothills of the tread 7 at.

Durch eine derartige noch im Krümmungsbereich des Profilbodens 7 stattfindende anschmiegende Ausgestaltung des Einsatzteils 4 gelingt es in besonders gutem Maßen, im Bereich der Übergangszonen 16 üblicherweise auftretende Spitzenspannungen abzumildern und in einen akzeptablen Bereich hinein abzusenken.By such still in the curvature region of the tread 7 taking place conforming design of the insert 4 succeeds particularly well in the area of transition zones 16 mitigate commonly occurring peak voltages and lower them into an acceptable range.

Zusammenfassend kann also festgestellt werden, dass das Einsatzteil 4 sowohl in Längsrichtung L gesehen sich dem Profilboden 7 anschmiegend ausgestaltet ist als auch zumindest von einer Stelle des Übergangsbereichs 16 weg hin zum Anlagebereich auch im Querschnitt sich an den Profilboden 7 anschmiegend ausgestaltet ist. In summary, it can therefore be stated that the insert part 4 both in the longitudinal direction L seen the profile bottom 7 conforming is designed as well as at least from one point of the transition area 16 away to the investment area also in cross section at the profile bottom 7 is designed conforming.

In 6 ist ein Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsquerträgers 1 entlang der Linie E-E aus den 3 und 4 gezeigt. Diese Querschnittsdarstellung entspricht somit hinsichtlich ihrer Lage bezüglich des Torsionsquerträgers 1 der Darstellung gemäß 5e, die ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Torsionsquerträgers 1 betrifft.In 6 is a cross section through a second embodiment of the Torsionsquerträgers invention 1 along the line EE from the 3 and 4 shown. This cross-sectional view thus corresponds in terms of their position with respect to the Torsionsquerträgers 1 according to the representation 5e , Which is a first embodiment of the torsion cross member according to the invention 1 concerns.

Im Unterschied zur Querschnittsfläche 12 gemäß 5 weist die Querschnittsfläche 12 in der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsquerträgers 1 gemäß 6 eine im Wesentlichen rechteckige Raumform mit abgerundeten Ecken 19 auf. Die Seitenabschnitte 20 erweitern sich ausgehend vom Profilboden 7 entlang ihres geradlinigen Verlaufs trichterförmig. Aufgrund dieser trichterförmigen Erweiterung der Seitenabschnitte 20, die insbesondere fertigungstechnischen Anforderungen beim Formen, insbesondere beim Tiefziehen des Torsionsquerträgerprofils 2 geschuldet sind, können die Seitenabschnitte 20 dieser Ausführungsform mit dem Zentralabschnitt 21 jeweils stumpfe Winkel α1 und α2 einschließen. Die Winkel α1 und α2 können gleich groß oder unterschiedlich groß sein. Als geeignete Werte für die Winkel α1 und α2 haben sich Winkel zwischen 90° und 105°, insbesondere zwischen 90° und 110° bewährt. Die hieraus resultierende Querschnittsfläche 12 soll erfindungsgemäß zusammen mit den abgerundeten Ecken 19 und dem Einsatzteil 4 als "im Wesentlichen rechteckig" definiert sein. In contrast to the cross-sectional area 12 according to 5 has the cross-sectional area 12 in the embodiment of the Torsionsquerträgers invention 1 according to 6 a substantially rectangular room form with rounded corners 19 on. The side sections 20 expand starting from the profile floor 7 funnel-shaped along its rectilinear course. Because of this funnel-shaped extension of the side sections 20 , in particular the manufacturing requirements during molding, especially during deep drawing of the Torsionsquerträgerprofils 2 owed, the side sections can 20 this embodiment with the central portion 21 each include obtuse angles α1 and α2. The angles α1 and α2 can be the same size or different sizes. Suitable values for the angles α1 and α2 are angles between 90 ° and 105 °, in particular between 90 ° and 110 °. The resulting Cross sectional area 12 According to the invention together with the rounded corners 19 and the insert part 4 be defined as "substantially rectangular".

In 7 ist ein Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Torsionsquerträgers 1 im Bereich des Anlagebereichs 8 gezeigt. Es ist erkennbar, dass das Einsatzteil 4 in Längsrichtung 11 gesehen, zum Anlagebereich 8 hin sanft sich anschmiegend, insbesondere tangential in dem Profilboden 7 einläuft und im Anlagebereich 8 zum Anliegen kommt. In 7 is a section of a Torsionsquerträgers invention 1 in the area of the investment area 8th shown. It can be seen that the insert part 4 longitudinal 11 seen, to the investment area 8th gently clinging, especially tangential in the profile bottom 7 enters and in the investment area 8th comes to the concern.

In 8 ist eine Spannungsverteilung, ermittelt mit einer finiten Elementen-Methode im Bereich des Anlagebereichs 8 eines erfindungsgemäßen Torsionsquerträgers 1 dargestellt. Bei einem Vergleich mit einer Spannungsverteilung eines Torsionsquerträgers gemäß dem Stand der Technik (vgl. 9) wird deutlich, dass die auftretenden Spannungen homogener über den betrachteten Bereich verteilt sind. Beispielsweise ist in der 9 gemäß dem Stand der Technik ein mittlerer Bereich (hellgrau) dargestellt, nahezu spannungsfrei, wobei dieser mittlere Bereich beim Torsionsquerträger gemäß der Erfindung (vgl. 8) Torsionsspannungen aufnimmt und somit andere Bereiche entlastet. Die im Stand der Technik als kritisch gekennzeichneten Bereiche 101 weisen beim erfindungsgemäßen Torsionsquerträger keine kritischen Spitzenspannungen mehr auf. Hierdurch ist sichergestellt, dass lokale Überlastungen nicht mehr auftreten und ein größerer Anteil des Materials des Torsionsquerträgerprofils 2 und des Einsatzteils 4 an der Aufnahme der entsprechenden Spannungen oder mechanischen Belastungen beteiligt ist. Dies bewirkt insbesondere eine weitgehende Homogenisierung der Spannungsverteilungen über größere Flächenbereiche des Torsionsquerträgers. Somit ist die zu erwartenden Dauerfestigkeit des erfindungsgemäßen Torsionsquerträgers gegenüber dem Stand der Technik erhöht. In 8th is a stress distribution, determined with a finite element method in the area of the contact area 8th a torsion cross member according to the invention 1 shown. In a comparison with a stress distribution of a torsion cross member according to the prior art (see. 9 ) it becomes clear that the occurring stresses are distributed more homogeneously over the considered area. For example, in the 9 According to the prior art, a middle region (light gray) shown, almost stress-free, said middle region in Torsionsquerträger according to the invention (see. 8th ) Absorb torsional stresses and thus relieves other areas. The areas identified as critical in the prior art 101 have no critical peak voltages in the torsion cross member according to the invention. This ensures that local overloads no longer occur and a larger proportion of the material of the Torsionsquerträgerprofils 2 and the insert part 4 involved in the absorption of the corresponding stresses or mechanical loads. This causes, in particular, a substantial homogenization of the stress distributions over larger areas of the torsion cross member. Thus, the expected fatigue strength of the Torsionsquerträgers invention is increased over the prior art.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Torsionsquerträger Torsionsquerträger
22: Torsionsquerträgerprofil Torsionsquerträgerprofil
33: Endbereiche end regions
44: Einsatzteil insert
55: Längsmitte longitudinal center
66: Ende The End
77: Profilboden Duct floor
8; 1008th; 100: Anlagebereich plant area
99: freie Enden der Einsatzteile 4 free ends of the inserts 4
1010: erste Querschnittsraumform first cross-sectional space shape
1111: Längsrichtung longitudinal direction
1212: Querschnittsfläche Cross sectional area
1313: freie Beschnittkanten free trim edges
1414: Seitenwandung sidewall
1515: Mittelzone Central zone
1616: Übergangszone Transition zone
1616: Übergangszone Transition zone
1717: Freie Endabschnitte Free end sections
1818: zweite Querschnittsraumform second cross-sectional space shape
1919: abgerundete Ecken rounded edges
2020: Seitenabschnitte side sections
2121: Zentralabschnitt Central section
2222: Radiusabschnitt radius portion
101101: Spannungsspitze Transient
LL: Länge length
αα: Winkel angle
α1α1: Winkel angle
α2α2: Winkel angle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2098391 B1 [0002]
US 2013/0264789 A1 [0003]
US 8308175 B2 [0003]
US 6616157 B2 [0003]
US 2011/0115183 A1 [0003]
EP 1036667 B1 [0003]

Claims

Torsion crossbeams ( 1 ) for a torsion beam axle with an elongate open torsion cross member profile ( 2 ), whereas in end regions ( 3 ) of the Torsionsquerträgerprofils ( 2 ) for forming a closed cross-sectional space insert parts ( 4 ) are used, with one to a longitudinal center ( 5 ) of the torsion crossmember ( 1 ) pointing end ( 6 ) of the inserts ( 4 ) to the end ( 6 ) to a profile bottom ( 7 ) of the Torsionsquerträgerprofils ( 2 ) conforming to an investment area ( 8th ) to the torsion cross member profile ( 2 ) is formed, characterized in that at least in the investment area ( 8th ) of the Torsionsquerträgerprofils ( 2 ) at the bottom of the profile ( 7 ) the profile bottom ( 7 ) a cross-sectionally arcuate first cross-sectional space shape ( 10 ) having a curvature greater in magnitude than zero.

Torsional cross member according to claim 1, characterized in that the profile bottom ( 7 ) in the investment area ( 8th ) is circular arc in cross section.

Torsionsquerträger according to claim 1 or 2, characterized in that the profile bottom ( 7 ) in the investment area ( 8th ) has a curvature-constant spatial form in cross-section.

Torsional cross member according to one of the preceding claims, characterized in that the torsion cross member ( 1 ) together with the inserts ( 4 ) in the end regions ( 3 ) has a substantially quadrangular second cross-sectional space shape ( 18 ).

Torsional cross member according to claim 4, characterized in that the second cross-sectional space shape ( 18 ) is substantially rectangular, square, trapezoidal, pent roof-shaped or irregularly quadrangular and due to its production, rounded corners ( 19 ) having.

Torsional cross member according to one of the preceding claims, characterized in that the profile bottom ( 7 ) of the Torsionsquerträgerprofils ( 2 ) over an entire length (L) of the Torsionsquerträgerprofils ( 2 ) in cross section in side sections ( 20 ) passes, which have a straight spatial shape in cross section.

Torsionsquerträger according to one of the preceding claims, characterized in that for forming a pent roof-shaped second cross-sectional space shape ( 18 ) a central section ( 21 ) of the Torsionsquerträgerprofils ( 2 ) in cross-section an acute angle (α) with an adjacent side portion ( 20 ).

Torsional cross member according to one of the preceding claims, characterized in that for forming a substantially rectangular second cross-sectional space shape ( 18 ) the central section ( 21 ) of the Torsionsquerträgerprofils ( 2 ) in the cross section obtuse angles (α1, α2) with its adjacent side portions ( 20 ).

Torsional cross member according to one of the preceding claims, characterized in that free end sections ( 17 ) of side walls ( 14 ) and the tread ( 7 ) a cross-sectional area ( 12 ) of the torsion crossmember ( 1 ) are bent outward in an enlarging manner.

Torsional cross member according to one of the preceding claims, characterized in that the profile bottom ( 7 ) of the Torsionsquerträgerprofils ( 2 ) in a longitudinal direction ( 11 ) between the investment areas ( 8th ) the first cross-sectional space shape of the abutment areas ( 8th ) having.

Torsional cross member according to one of the preceding claims, characterized in that in the longitudinal direction ( 11 ) between the investment areas ( 8th ) and the free ends ( 17 ) of the torsion crossmember ( 1 ) the torsion cross member profile ( 2 ) a transition zone ( 16 ), within the longitudinal direction ( 11 ) seen the first cross-sectional space shape of the Torsionsquerträgerprofils ( 2 ) in the investment area ( 8th ) into a second cross-sectional space shape ( 18 ) of the Torsionsquerträgerprofils ( 2 ) at the free end ( 17 ) is converted.

Torsional cross member according to one of the preceding claims, characterized in that the insert part ( 4 ) to the investment area ( 8th ) to the bottom of the profile ( 7 ) approximates and tangential or approximately tangential in the profile bottom ( 7 ) enters.

Torsional cross member according to one of the preceding claims, characterized in that in the longitudinal direction ( 11 ) of the Torsionsquerträgerprofils ( 2 ) whose end regions ( 17 ), the transition zone ( 16 ) and a middle zone ( 15 ) between the investment areas ( 8th ) kink-free, in particular curvature continuous merge into each other.

Torsional cross member according to one of the preceding claims, characterized in that the torsion cross member ( 1 ) as open in cross-section profile with free trim edges ( 13 ) is formed along its longitudinal extent.

Torsional cross member according to one of the preceding claims, characterized in that the insert parts ( 4 ) in cross section at least in a partial region of the transition zone ( 16 ) bordering the profile bottom ( 7 ) leak.

Motor vehicle having a torsion crossmember ( 1 ) according to one of claims 1 to 15.