DE10330314B4

DE10330314B4 - Längslenker für eine Verbundlenkerhinterachse

Info

Publication number: DE10330314B4
Application number: DE2003130314
Authority: DE
Inventors: Rudolf Schmidt
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2003-07-04
Filing date: 2003-07-04
Publication date: 2011-04-21
Anticipated expiration: 2023-07-05
Also published as: DE10330314A1

Abstract

Längslenker für eine ein Torsionsquerprofil aufweisende Verbundlenkerhinterachse, wobei der Längslenker an seiner Innenseite einen rohrförmigen Ansatz (6) besitzt, der in einer Stirnfläche (11) endet, an die ein Torsionsquerprofil (5) stumpf anstoßend angeschweißt werden kann, wobei der Längslenker (2) aus einem Rohr im Innenhochdruckverfahren hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanddicke im Ansatz (6) stärker ist als die Wanddicke des Rohres und dass an der Außenseite des Längslenkers (2) der Stirnfläche (11) gegenüberliegende Materialverdickungen ausgebildet sind, bei denen es sich um Erhebungen handelt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Längslenker für eine ein Torsionsquerprofil aufweisende Verbundlenkerhinterachse, wobei der Längslenker an seiner Innenseite einen rohrförmigen Ansatz besitzt, der in eine Stirnfläche endet, an die das Torsionsquerprofil stumpf anstoßend angeschweißt werden kann, wobei der Längslenker aus einem Rohr im Innenhochdruckverfahren hergestellt ist.
Eine Verbundlenkerhinterachse mit Längslenkern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist in der DE 44 16 725 A1 beschrieben. Demnach besteht die Verbundlenkerhinterachse aus zwei starren Längslenkern, die über ein torsionsweiches, im Innenhochdruckverfahren hergestelltes Torsionsquerprofil miteinander verbunden sind. Die Längslenker bestehen aus Grauguss: Um die an sie gestellte Steifigkeitsanforderungen erfüllen zu können, sind ihre Wandstärken relativ groß, so dass sie ein erhebliches Gewicht besitzen. Dies ist mit Fahrkomforteinbußen verbunden, da das Gewicht zumindest anteilig zur ungefederten Masse der Radachse rechnet.
Die DE 197 20 133 A1 offenbart eine Verbundlenkerhinterachse mit einem in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Torsionsquerprofil, das als halboffenes Profil mit weiten Übergangsbereichen zu den Längslenkern ausgebildet ist, wobei durch diese weiten Übergangsbereiche eine Materialverstärkung bereit gestellt wird, indem sich diese Übergangsbereiche ausgedehnt parallel zu den Längslenkern erstrecken und über lange Schweißnähte mit diesen verbunden sind.
Die DE 43 37 242 A1 offenbart eine Verbundlenkerhinterachse, bei der ein im Innenhochruckverfahren hergestelltes Torsionsquerprofil einstückig mit den Längslenkern ausgeführt ist. Es wird vorgeschlagen, an hochbelasteten Stellen, z. B. an den Aufnahmen für die Radachsen oder den Aufnahmen für die Lager, mit denen das Torsionsquerprofil am Fahrzeugrahmen gehalten ist, Material anzupacken.
Die Erfindung beruht somit auf dem Problem, Längslenker für eine Verbundlenkerhinterachse zu schaffen, die besonders leicht sind und trotzdem den Steifigkeitsanforderungen genügen.
Zur Lösung des Problems sieht die Erfindung vor, dass die Wanddicke im Ansatz stärker ist als die Wanddicke des Rohres und dass an der Außenseite des Längslenkers der Stirnfläche gegenüberliegende Materialverdickungen ausgebildet sind, bei denen es sich um Erhebungen handelt.
Das Innenhochdruckverfahren hat sich schon zur Herstellung des Torsionsquerprofiles bewährt. Die Technologie wird auch zur Herstellung der Längslenker genutzt. Problematisch ist dabei die Anbindung an das Torsionsquerprofil. Diese muss ausreichend steif sein, damit die Torsionskräfte ausschließlich von der Verdrehung des Torsionsquerprofils bestimmt werden. Dies wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches zum einen dadurch erreicht, dass die Wanddicke im Ansatz stärker ist als die Wanddicke des Rohres, aus dem der Längslenker hergestellt ist. Damit ist insbesondere der Ansatz in sich steif und kann die Torsionskräfte, die vom Torsionsquerprofil in den Längslenker eingeleitet werden, gut aufnehmen, ohne dabei selbst verdreht zu werden. Gleichzeitig wird dadurch eine Gewichtseinsparung erreicht, da die weiteren Bereiche des Längslenkers kleinere Wandstärken aufweisen.
Bei der Herstellung des Längslenkers befindet sich in dem Werkzeug zur Durchführung des Innenhochdruckverfahrens ein Seitenstempel zur Ausbildung des Ansatzes, der an der Stirnfläche des rohrförmigen Ansatzes ansetzt, wobei die Lage des Stempels die Höhe der seitlichen Auskragung des Ansatzes gegenüber der Haupterstreckung des Längslenkers bestimmt. Die Wandverdickung im Ansatz wird durch ein gezieltes Nachführen der Endstempel, die das Rohr an den Enden druckdicht halten, realisiert. Diesem Druck muss der Seitenstempel widerstehen. Um dazu entsprechende Gegenkräfte aufbauen zu können, sind erfindungsgemäß an der Außenseite des Längslenkers der Stirnfläche gegenüberliegende Materialverdickungen ausgebildet. Hierbei handelt es sich um Erhebungen, die vorzugsweise auf einem Kreis liegen.
Im Innenhochdruckverfahren kann nicht nur der Ansatz ausgeformt werden, sondern am radseitigen Ende des Längslenkers auch eine Aufnahme für eine Dämpferbüchse. Dazu sind in den Seitenwänden des Längslenkers Augen vorhanden, die mit in das Innere des Längslenkers gerichteten Einzügen versehen sind. Diese werden ebenfalls bei der Ausführung des Innenhochdruckverfahrens durch Pressstempel erzeugt, die in die Seitenwände des Rohres einfahren.
Ebenfalls im Innenhochdruckverfahren kann eine Aufnahme für eine Radfeder vorgesehen werden. Dafür wird eine erkerartige Erweiterung im Innenhochdruckverfahren erzeugt, auf deren Oberseite eine Zentriererhebung vorgesehen ist. Die Oberseite der Erweiterung dient als Abstützfläche für die Radfeder. Die Zentriererhebung sorgt für ihre radiale Ausrichtung.
Prinzipiell könnte auch daran gedacht werden, den Radträger und eine Dämpferbeinaufnahme im Innenhochdruckverfahren herzustellen. Es hat sich aber gezeigt, dass diese günstiger als gesonderte Teile an den im Innenhochdruckverfahren hergestellten Längslenker angeschweißt werden. Um eine verdrehsichere Verbindung zu erhalten, besitzt das radseitige Ende des Längslenkers einen Querschnitt, bei dem seine Außenwand und vorzugsweise seine obere Wand einen in etwa rechten Winkel einschließen.
Um eine besonders leichte Bauweise mit hoher Festigkeit zu erzielen, wird vorgeschlagen, dass der Längslenker aus einem ”High-Strength-Steel” hergestellt ist.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Verbundlenkerhinterachse, die entsprechend den obigen Ausführungen ausgebildet ist.
Im Folgenden soll anhand eines Ausführungsbeispiels die Erfindung näher erläutert werden. Dazu zeigen:
1 eine Verbundlenkerachse mit Längslenkern gemäß dem Stand der Technik;
2 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Längslenker;
3 eine Seitenansicht auf den Längslenker gemäß 2;
4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in der 2 und
5 einen Querschnitt entlang der Linie V-V in der 2.
1 zeigt eine typische Verbundlenkerachse 1: Zwischen zwei parallel verlaufenden und starren Längslenkern 2, die mit ihren fahrzeugseitigen Enden 3 um eine Querachse 4 schwenkbar an einem Fahrzeugboden befestigt sind, erstreckt sich ein Torsionsquerprofil 5, das mit seinen Enden stumpf an entsprechende Ansätze 6 an den Längslenker 2 angesetzt und verschweißt ist. Die radseitigen Enden des Längslenkers 2 haben jeweils einen Träger 7 für Radachsen. An den Längslenkern 2 stützt sich außerdem jeweils ein Dämpferbein 8 und eine Radfeder 9 der Radaufhängung ab. Da das Torsionsquerprofil 5 in seinem mittleren Bereich 10 torsionsweich ist und daher in sich federnd verdrehbar ist, wird die dynamische Belastung der Radaufhängung des Rades einer Fahrzeugseite zum Teil von der Radaufhängung der anderen Seite übernommen. Dies wirkt sich vorteilhaft auf das Fahrverhalten des Fahrzeuges aus. Dieses Verhalten ist letztlich durch einen Schubmittelpunkt definiert, dessen Lage von der Ausgestaltung und Ausrichtung des Torsionsquerprofiles 5 bestimmt wird.
Jeder Längslenker 2 hat im Wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt, was insbesondere den Schnittdarstellungen der 4 und 5 entnommen werden kann, wobei dieser im Innenhochdruckverfahren aus einem im Wesentlichen rohrförmigen Gebilde erzeugt wird. Bei diesem an sich bekannten Verfahren, das auch als Hydroforming bezeichnet wird, wird die Ausgangsform in ein Werkzeug eingelegt, das die äußere Gestalt des Längslenkers bestimmt. Beide Enden der Ausgangsform werden mit Endstempeln verschlossen. Anschließend wird eine Flüssigkeit mit hohem Druck in die Ausgangsform gepresst, wodurch sich diese entsprechend der durch das Werkzeug vorgegebenen Form aufweitet. Dabei werden die Endstempel gesteuert nachgeschoben, wodurch gezielt in definierten Bereichen des Längslenkers Materialverdickungen erzeugt werden können.
Jeder Längslenker 2 ist – wie erwähnt und in 2 deutlich zu erkennen – weiterhin mit einem rohrförmigen Ansatz 6 versehen, der im Innenhochdruckverfahren ausgeformt wird. Der Ansatz 6 endet in einer ringförmigen Stirnfläche 11, an der das Torsionsquerprofil 5 stumpf anschließt und im Magnet-Arc-Verfahren verschweißt wird. Die Herstellung einer solchen Verbindung kann sehr gut automatisiert werden, worauf auch schon in der oben erwähnten Offenlegungsschrift hingewiesen wird. Insbesondere kann die Ausrichtung des Torsionsquerprofiles 5 und damit insbesondere die Lage des Schubmittelpunktes von Mal zu Mal geändert werden.
Zur Ausformung der Stirnfläche 11 befindet sich im Werkzeug zur Herstellung eines Längslenkers 2 im Innenhochdruckverfahren ein Gegenhalter in Form eines Seitenstempels, der, während sich der Längslenker 2 ausformt, die Lage der Stirnfläche 11 im Bezug zur Längsausdehnung des Längslenkers bestimmt. Um die dabei auftretenden Kräfte abstützen zu können, werden die Endstempel gesteuert nachgeschoben, wodurch sich die Wanddicke in den Ansätzen gegenüber der Wanddicke der Ausgangsform erhöht. Um die dabei auftretenden Kräfte auf die der Stirnfläche gegenüberliegenden Wand des Längslenkers abzustützen, werden dort Erhebungen 12 in Form von lokalen Materialverdickungen gebildet. Diese sind gut in der Seitenansicht des Längslenkers 2 nach 3 zu erkennen.
Zur Aufnahme einer Dämpferbüchse für eine Anbindung des Längslenkers 2 an das Fahrzeug ist auf der Innenwand 13, das ist die dem Torsionsquerprofil 5 zugewandte Wand, und der ihr gegenüberliegenden Außenwand 14 des Längslenkers 2 je ein Auge 15 ausgebildet, das mit zylindrischen Einzügen 16 versehen ist. Auch diese werden mittels jeweils eines Pressstempels beim Ausformen des Längslenkers 2 im Innenhochdruckverfahren erzeugt.
Des Weiteren ist eine erkerartige Aufweitung 17 vorgesehen mit einer topfförmigen Zentriererhebung 18 für die Radfeder 9, wie dies insbesondere gut in der Querschnittsdarstellung der 4 zu erkennen ist.
Ein Radträger 7 zur Aufnahme von Radlagern besteht aus einer Platte 20 mit zwei senkrecht davon abstehenden Wangen 21. Die Platte 20 befindet sich vor der Außenwand 14 des Längsträgers und ist dort verschweißt. Sie erhebt sich über den Längslenker 2 hinaus, so dass sich die Unterkanten der Wangen 21 auf der Oberseite des Längslenkers 2 befinden und dort verschweißt sind. Zwischen den beiden Wangen 21 befindet sich eine Aufnahme 22 für das Dämpferbein 8.
Bezugszeichenliste

1: Verbundlenkerachse
2: Längslenker
3: fahrzeugseitiges Ende
4: Querachse
5: Torsionsquerprofil
6: Ansatz
7: Träger
8: Dämpferbein
9: Radfeder
10: mittlerer Bereich
11: Stirnfläche
12: Ausbuchtungen
13: Innenwand
14: Außenwand
15: Auge
16: Einzug
17: Aufweitung
18: Zentriererhebung
20: Platte
21: Wange
22: Aufnahme für Dämpferbein

Claims

Längslenker für eine ein Torsionsquerprofil aufweisende Verbundlenkerhinterachse, wobei der Längslenker an seiner Innenseite einen rohrförmigen Ansatz (6) besitzt, der in einer Stirnfläche (11) endet, an die ein Torsionsquerprofil (5) stumpf anstoßend angeschweißt werden kann, wobei der Längslenker (2) aus einem Rohr im Innenhochdruckverfahren hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanddicke im Ansatz (6) stärker ist als die Wanddicke des Rohres und dass an der Außenseite des Längslenkers (2) der Stirnfläche (11) gegenüberliegende Materialverdickungen ausgebildet sind, bei denen es sich um Erhebungen handelt.
Längslenker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Materialverdickungen um auf einem Kreis liegende Erhebungen (12) handelt.
Längslenker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem fahrzeugseitigen Ende (3) des Längslenkers (2) eine aus dem Rohr ausgebildete Aufnahme für eine Dämpferbüchse vorhanden ist.
Längslenker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Aufnahme um in den Seitenwänden (13, 14) des Längslenkers vorhandene Augen (15) handelt, die mit in das Innere des Längslenkers (2) gerichteten, im Innenhochdruckverfahren hergestellten Einzügen (16) versehen sind.
Längslenker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand (13) des Längslenkers mit einer im Innenhochdruckverfahren hergestellten erkerartigen Erweiterung (17) versehen ist, auf deren Oberseite eine Zentriererhebung (18) ausgebildet ist.
Längslenker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am radseitigen Ende die Außenwand (14) des Längslenkers (2) mit einer sich daran anschließenden Wand in etwa einen rechten Winkel einschließt.
Längslenker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass am radseitigen Ende ein Radträger (7) sowie eine Dämpferbeinaufnahme (22) angeschweißt sind.
Längslenker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Längslenker (2) aus einem ”High Strength Steel” hergestellt ist.
Ein Torsionsquerprofil aufweisende Verbundlenkerhinterachse mit Längslenkern (2), zwischen denen sich das Torsionsquerprofil (5) erstreckt, wobei jeder Längslenker (2) an seiner Innenseite einen rohrförmigen Ansatz (6) besitzt, der in einer Stirnfläche (11) endet, an die das Torsionsquerprofil (5) stumpf anstoßend angeschweißt ist, wobei der Längslenker (2) aus einem Rohr im Innenhochdruckverfahren hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanddicke im Ansatz (6) stärker ist als die Wanddicke des Rohres und dass an der Außenseite des Längslenkers (2) der Stirnfläche (11) gegenüberliegende Materialverdickungen ausgebildet sind, bei denen es sich um Erhebungen handelt.
Verbundlenkerhinterachse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Längslenker (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 8 ausgestaltet sind.