DE10320730A1

DE10320730A1 - Stabilisator für die Achse eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE10320730A1
Application number: DE2003120730
Authority: DE
Inventors: Stephane Coumert
Original assignee: Auto Chassis International SNC
Current assignee: Auto Chassis International SNC
Priority date: 2002-05-10
Filing date: 2003-05-08
Publication date: 2003-12-11
Also published as: FR2839472A1; JP4225828B2; JP2004026140A; FR2839472B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stabilisator für eine Achse eines Kraftfahrzeuges. DOLLAR A Der Stabilisator weist wenigstens zwei Abschnitte (12, 14, 16) auf, deren Querschnitte langgestreckt sind, wobei sich die Längsabmessungen der Querschnitte in wenigstens zwei verschiedene Richtungen erstrecken.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen verbesserten Stabilisator für die Achse eines Kraftfahrzeuges, insbesondere die Hinterachse.

Die Hinterachse eines Fahrzeuges weist üblicherweise zwei in Längsrichtung angeordnete Schwingarme auf, an deren einem Ende ein Rad angeordnet ist und deren anderes Ende an der Karosserie des Fahrzeuges um eine gemeinsame Drehachse angelenkt ist, die quer zum Fahrzeug verläuft. Auf diesen Armen stützen sich elastische Stoßdämpfer ab, die in elastischer Weise mit der Karosserie des Fahrzeuges verbunden sind sowie ein in Querrichtung angeordneter stabförmiger Stabilisator, der tordierbar ist, dessen Enden in steifer Weise mit den Armen verbunden sind und der parallel zur Gelenkachse in deren Nähe angeordnet ist.

Auf Grund seiner Steifigkeit sorgt dieser Stabilisator für die Beibehaltung des Abstandes zwischen den beiden Armen, wobei er auf Grund seiner Torsionsverformung ein geringes differentielles Verschwenken eines Armes relativ zum anderen Arm um die Gelenkachse ermöglicht unter Aufbringung einer elastischen Gegenkraft. Der stabförmige Stabilisator führt damit zu einer geringfügigen Schwingungsunabhängigkeit des einen Armes relativ zum anderen Arm und dadurch zu einem relativen Durchfedern der beiden Räder der Achse.

Aus Gründen des Raumbedarfs ist es nicht möglich, den Stabilisator in der Gelenkachse der beiden Längsarme anzuordnen, sondern er muss in einem Abstand von einigen Zentimetern neben ihr verlaufen. Dies führt dazu, dass jegliche Schwingbewegung eines Armes relativ zum anderen Arm nicht nur zu einer Torsion des Stabilisators, sondern auch zu dessen Durchbiegung führt. Da jedoch der Stabilisator an seinen Enden mit den beiden Längsarmen mittels einer kreisförmigen Schweißnaht verschweißt ist, kann seine Durchbiegung zu einer starken Belastung diese Nähte führen. Die Durchbiegung bedingt außerdem geringe Querneigungen der Arme, wodurch die Parallelität der Radachsen beeinträchtigt wird.

Das Patent 2 795 681 versucht diese Schwierigkeiten zu überwinden durch die Verwendung eines stabförmigen Stabilisators, dessen Querschnitt in einer Richtung verlängert ist, das heißt zum Beispiel ellipsenförmig, langgestreckt oder auch rechtwinklig mit abgerundeten Kanten ist, wobei dieser Querschnitt sich gleichförmig über die gesamte Länge des Stabilisators erstreckt.

Wird der Stabilisator derart angeordnet, dass sich die Längsausdehnung des Querschnitts in senkrechter Richtung erstreckt, so kann die Biegeweichheit des Stabilisators um die Achse verringert werden, die sich in Richtung der größten Ausdehnung des Querschnitts erstreckt unter Beibehaltung der Torsionsweichheit um die Längsachse des Stabilisators. Dadurch werden die mechanischen Belastungen an den geschweißten Verbindungsstellen des Stabilisators mit den Armen wesentlich verringert.

Die Verringerung der Biegeweichheit in der gewählten Richtung erhöht jedoch diejenige in der dazu senkrechten Richtung. Das ist dann nachteilig, wenn der Stabilisator eine Art der Durchbiegung erfährt, die sich von der auf Grund der Stabilisierungswirkung hervorgerufenen Durchbiegung unterscheidet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Nachteil eines stabförmigen Stabilisators nach dem Stand der Technik zu überwinden.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung einen Stabilisator für die Achse eines Kraftfahrzeuges vor, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er wenigstens zwei Abschnitte in Längsrichtung aufweist, deren Querschnitte langgestreckt sind, wobei sich die Längsausdehnungen in zwei verschiedene Richtungen erstrecken.

Dieser stabförmige Stabilisator weist damit eine verbesserte Biegeträgheit in mehreren Richtungen auf, das heißt in den Richtungen der größten Abmessungen der langgestreckten Querschnitte.

In vorteilhafter Weise weist der Stabilisator in der Mitte seiner Länge ein Symmetriezentrum auf, sodass die symmetrisch zu diesem Zentrum angeordneten Abschnitte langgestreckte Querschnitte aufweisen, die sich in dieselbe Richtung erstrecken.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist jeder Abschnitt über die Länge des Stabilisators mit den sich beidseits anschließenden Abschnitten mittels Übergangsbereiche verbunden, die abgerundete und regelmäßige Oberflächen aufweisen.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Fahrzeugachse, insbesondere eine Hinterachse, mit zwei Längsarmen, deren jeweils eines Ende mit dem Aufbau des Fahrzeuges über ein elastisches Gelenk verbunden ist und deren jeweils anderes Ende die Achse eines Rades trägt, wobei die Achse außerdem einen stabförmigen Stabilisator nach der Erfindung aufweist, der an seinen beiden Enden mit den letzteren verschweißt ist Die Achse kann außerdem eine biegesteife und torsionsweiche Strebe aufweist, die die beiden Längsarme miteinander verbindet.

Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug, das eine Achse aufweist, die mit einem Stabilisator nach der Erfindung versehen ist.

Im Folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung beschrieben; darin zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Stabilisators gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 und
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1.
In den Figuren ist ein nicht begrenzendes Ausführungsbeispiel eines stabförmigen Stabilisators dargestellt. Der Stabilisator 10 weist eine rohrförmige Struktur auf, kann jedoch auch massiv ausgeführt sein.
Der Stabilisator weist einen Mittenabschnitt 12 auf mit einem langgestreckten Querschnitt, dessen große Abmessung waagrecht ausgerichtet ist, sowie zwei Seitenabschnitte 14, 16, die jeweils ebenfalls einen langgestreckten Querschnitt aufweisen, deren große Abmessungen senkrecht ausgerichtet sind.
Als Variante ist es möglich, den Querschnitten der Abschnitte 12, 14, 16 eine andere Gestalt zu erteilen, wie zum Beispiel eine ovale, eine elliptische oder eine rechtwinklige Gestalt mit abgerundeten Ecken.
Der Mittenabschnitt 12 ist mit den beiden Seitenabschnitten mittels zweier Übergangsbereiche 18, 20 verbunden, die regelmäßig geformt, abgerundet sind und ohne Unterbrechung der Kontinuität eingesetzt sind.
Wie Fig. 1 zeigt ist der Stabilisator an seinen Enden mit Endstücken 22, 24 versehen, die einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und die mit den Seitenabschnitten 14, 16 mittels Übergangsbereichen 26, 28 verbunden sind, die eine abgerundete, regelmäßige Form aufweisen. Es ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, dass die Endstücke einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen; der Stabilisator kann auch mit Endstücken versehen sein, die einen langgestreckten Querschnitt aufweisen, wie denjenigen der Abschnitte 14 und 16.
Auf Grund der Abschnitte 14, 16 mit einem langgestreckten senkrecht ausgerichteten Querschnitt wird die Biegefestigkeit in der senkrechten Ebene erheblich verbessert. Die Wankneigung des Fahrzeuges kann in erheblicher Weise verringert werden. Auf Grund des Mittenabschnitts 12 mit dem langgestreckten Querschnitt in waagrechter Richtung besitzt der Stabilisator eine erhöhte Biegefestigkeit in der waagrechten Ebene und kann damit frontal auf das Fahrzeug auftreffenden Stößen besser widerstehen.
Wie aus Fig. 1 ferner hervorgeht kann der Stabilisator symmetrisch zu seiner Mitte C auf der Mittenlinie ausgebildet sein, die sich entlang der Achse x-x erstreckt.
Wie bereits ausgeführt, ist der Stabilisator an seinen beiden Enden mit den Längsarmen einer Fahrzeugachse verschweißt, die nicht dargestellt sind und zwar über kreisförmige Schweißnähte. Auf Grund des doppelten langgestreckten Querschnitts des Stabilisators sind die mechanischen Belastungen dieser Schweißnähte infolge von Durchbiegungen erheblich verringert.
Es sei betont, dass zahlreiche Abwandlungen des dargestellten Ausführungsbeispiels möglich sind.
So kann zum Beispiel das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel dahingehend abgeändert werden, dass an Stelle des Mittenabschnitts und der Seitenabschnitte, deren langgestreckte Querschnitte zueinander senkrecht angeordnet sind, der Mittenabschnitt und die Seitenabschnitte mit ihren langgestreckten Querschnitten dergestalt angeordnet werden, dass die Längsrichtungen der Querschnitte einen anderen Winkel miteinander einschließen als einen Winkel von 90°.
Sofern abzusehen ist, dass der Stabilisator einer größeren Zahl von Biegemoden als zwei ausgesetzt ist, kann er auch Abschnitte aufweisen, deren langgestreckte Querschnitte sich in eine Vielzahl von unterschiedlichen Richtungen erstrecken.
Zu Vergleichszwecken werden im Folgenden die Belastungen der Schweißnähte einmal für einen herkömmlichen Stabilisator mit einem nur in einer Richtung langgestreckten Querschnitt und zum anderen für einen Stabilisator mit in zwei Richtungen langgestreckten Querschnitten nach der Erfindung angegeben.

1. Bei Stabilisatorbeanspruchung sind die Belastungen der Schweißnähte gleich groß für einen Stabilisator mit einem sich in nur einer Richtung erstreckenden Querschnitt und für einen Stabilisator mit sich in zwei Richtungen erstreckenden Querschnitten: 209 MPa für den Stabilisator und 152 MPa für den Längsarm.
2. Für die Stoßbelastung gilt:

Daraus geht hervor, dass die Belastung bei einem Aufprall erheblich geringer ist bei einem Stabilisator mit zwei sich in verschiedene Richtungen erstreckenden Querschnitten.

Claims

1. Stabilisator (10) für eine Achse eines Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass er wenigstens zwei Abschnitte (12, 14, 16) über seine Länge aufweist, deren Querschnitte eine langgestreckte Form aufweisen und die sich in verschiedene Richtungen erstrecken.

2. Stabilisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnitte langgestreckt sind und sich in Richtungen senkrecht zueinander erstrecken.

3. Stabilisator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Richtungen waagrecht verläuft und die andere Richtung senkrecht verläuft.

4. Stabilisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnitte langgestreckt sind und sich in Richtungen erstrecken, die miteinander einen Winkel einschließen, der sich von 90° unterscheidet.

5. Stabilisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnitte länglich sind.

6. Stabilisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnitte elliptisch sind.

7. Stabilisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnitte rechtwinklig sind mit abgerundeten Ecken.

8. Stabilisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Abschnitt über die Länge des Stabilisators mit den sich beidseits anschließenden Abschnitten mittels Übergangsbereichen (18, 20) verbunden ist, die abgerundete und regelmäßige Oberflächen aufweisen.

9. Stabilisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er zwei Endstücke (22, 24) mit kreisförmigem Querschnitt aufweist.

10. Stabilisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er zwei Endstücke mit langgestrecktem Querschnitt aufweist.

11. Stabilisator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er in der Mitte seiner Länge ein Symmetriezentrum (C) aufweist, und dass die symmetrisch zu diesem Zentrum angeordneten Abschnitte (14, 16) langgestreckte Querschnitte aufweisen, die sich in dieselbe Richtung erstrecken.

12. Fahrzeugachse, insbesondere Hinterachse, mit zwei Längsarmen, deren jeweils eines Ende mit dem Aufbau des Fahrzeuges über ein elastisches Gelenk verbunden ist und deren jeweils anderes Ende die Achse eines Rades trägt, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem einen stabförmigen Stabilisator nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, wobei der Stabilisator an seinen beiden Enden mit den letzteren verschweißt ist.

13. Achse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem eine biegesteife und torsionsweiche Strebe aufweist, die die beiden Längsarme miteinander verbindet.

14. Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Achse aufweist, die mit einem Stabilisator nach einem der Ansprüche 1 bis 12 versehen ist.