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Querverweis auf verwandte Anmeldungen
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Diese PCT-Patentanmeldung beansprucht die Priorität der am 03. Dezember 2014 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/086,816, wobei der gesamte Inhalt der Anmeldung als Teil der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung angesehen wird und hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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Hintergrund der Erfindung
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1. Gegenstand der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Verbundlenkerachsenanordnungen zur Verwendung in Fahrzeugaufhängungssystemen.
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2. Stand der Technik
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Eine Verbundlenkerhinterachsen-Aufhängungsanordnung, auch als eine Verbundlenkerachse bekannt, ist eine Art eines Fahrzeugaufhängungssystems mit einem Paar von Längslenkern, von denen jeder mit einem Rad eines Fahrzeugs und mit einer Achse des Fahrzeugs gekoppelt ist, und mit einem Verbundlenker, der sich quer zwischen den Längslenkern erstreckt. Während des Betriebs des Fahrzeugs verformt sich der Verbundlenker mit einer verdrehenden Bewegung, bis sich eines der Räder relativ zum anderen bewegt, wie beispielsweise während Fahrzeugwankbewegungen oder wenn eines der Räder beispielsweise auf ein Schlagloch oder ein Hindernis auf der Straße trifft. Die verdrehende Bewegung des Verbundlenkers absorbiert diese Bewegung, um die Fahrt für die Insassen in dem Fahrzeug bequemer zu machen.
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Typischerweise sind gegenüberliegende Enden des Verbundlenkers und der Längslenker mittels Schweißen miteinander verbunden, und die Schweißverbindungen sind typischerweise vor den Abschnitten der Längslenker angeordnet, die mit den Rädern des Fahrzeugs verbunden sind. Während des Gebrauchs hat dieser Aufbau jedoch die Wirkung, dass die Schweißverbindungen großen Momenten und damit großen Belastungen ausgesetzt sind. Daher besteht weiterhin die Notwendigkeit, die auf die Schweißverbindungen solcher Verbundlenkerachsenanordnungen wirkenden Belastungen zu verringern.
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Zusammenfassung der Erfindung und Vorteile
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Bereitstellung einer Verbundlenkerachsenanordnung. Die Verbundlenkerachsenanordnung umfasst einen Verbundlenker aus einem einzigen ganzen Stück, der sich entlang einer Länge zwischen gegenüberliegenden Enden erstreckt und offene Querschnittsform zwischen den Enden aufweist. Der Verbundlenker ist in eine U-Form mit einem Mittelabschnitt gestanzt, der sich in einer Richtung zwischen einem Paar von Längslenkerabschnitten erstreckt. Die Längslenkerabschnitte erstrecken sich zumindest teilweise in einer zweiten Richtung, die im Allgemeinen quer zu der ersten Richtung verläuft, um Torsionsbeanspruchungen innerhalb der Längslenkerabschnitte während des Betriebs der Verbundlenkerachsenanordnung zu verringern.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist wenigstens eine Komponente mit dem Abschnitt von wenigstens einem der Längslenkerabschnitte verschweißt, der sich der zweiten Richtung erstreckt. Da die Schweißverbindungen zwischen der Komponente und dem Verbundlenker auf dem Abschnitt des Längslenkerabschnitts angeordnet ist, der sich in der zweiten Richtung erstreckt, wirken verringerte Biegebeanspruchungen auf diesen und zudem verbessert sich die Widerstandsfähigkeit im Vergleich zu den Schweißverbindungen zwischen den Komponenten und den Verbundlenkern anderer bekannter Verbundlenkerachsenanordnungen.
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Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die wenigstens eine Komponente, die mit dem Verbundlenker verschweißt ist, ein Radträger.
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Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die wenigstens eine Komponente, die mit dem Verbundlenker verschweißt ist, eine Karosseriehalterung.
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Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Paar von Schließplatten mit den Längslenkerabschnitten des Verbundlenkers verbunden, um die offenen Querschnittsformen der Längslenkerabschnitte wenigstens teilweise zu schließen, um die Torsionssteifigkeit der Längslenkerabschnitte zu vergrößern.
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Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst jede der Schließplatten einen Übergangsabschnitt zum allmählichen Erhöhen der Torsionssteifigkeit des Verbundlenkers von dem Mittelabschnitt zu jedem der Längslenkerabschnitte.
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Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Längslenkerabschnitte von der ersten Richtung zur zweiten Richtung gekrümmt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Verbundlenkerachsenanordnung ferner einen Federsitz, der als ein Stück mit dem Verbundlenker verbunden ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundlenkerachsenanordnung bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte des Vorbereitens eines Werkstücks und des Stanzens des Werkstücks in einen aus einem Stück gebildeten Verbundlenker mit U-förmigem Aufbau, der einen Mittelabschnitt aufweist, der sich in einer ersten Richtung erstreckt, und in ein Paar von Längslenkerabschnitten, das sich wenigstens teilweise in einer zweiten Richtung erstreckt, die im wesentlichen quer zur ersten Richtung verläuft.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren ferner den Schritt des Verschweißens wenigstens einer Komponente mit wenigstens einem der Längslenkerabschnitte des Verbundlenkers, der sich in der zweiten Richtung erstreckt. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Komponente ein Radträger. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Komponente eine Karosseriehalterung.
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Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird im Schritt des Stanzens des Werkstücks ferner wenigstens ein Federsitz gebildet, der fest mit wenigstens einem der Längslenkerabschnitte des Verbundlenkers verbunden ist.
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Gemäß einem noch weiteren Verfahren der vorliegenden Erfindung weist der Verbundlenker eine offene Querschnittsform entlang einer Länge davon auf, wobei das Verfahren ferner den Schritt des Eingreifens in wenigstens eine Schließplatte mit wenigstens einem der Längslenkerabschnitte des Verbundlenkers umfasst, um die Querschnittsform des wenigstens eines Längslenkerabschnitts zu schließen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Schließplatte einen Übergangsabschnitt zum allmählichen Erhöhen der Torsionssteifigkeit des Verbundlenkers von dem Mittelabschnitt zu wenigstens einem der Längslenkerabschnitte auf.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Diese und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wird noch besser verstanden, wenn diese mit Bezug auf die nachfolgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gelesen wird, wobei:
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1 eine Explosionsansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Verbundlenkerachsenanordnung für ein Fahrzeugaufhängungssystem darstellt;
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2 eine isometrische Ansicht der Verbundlenkerachsenanordnung der 1 darstellt;
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3 eine isometrische Ansicht der Verbundlenkerachsenanordnung der 1 aus Sicht eines anderen Gesichtspunkts als die isometrische Ansicht der 2;
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4 eine Draufsicht auf die Verbundlenkerachsenanordnung der 1 darstellt;
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5 eine Unteransicht der Verbundlenkerachsenanordnung der 1 darstellt;
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6 eine Vorderansicht der Verbundlenkerachsenanordnung der 1 darstellt; und
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7 eine Rückseitenansicht der Verbundlenkerachsenanordnung der 1 darstellt.
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Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform
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Mit Bezug auf die Figuren, in denen in den unterschiedlichen Ansichten entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, ist eine erste beispielhafte Ausführungsform einer verbesserten Verbundlenkerachsenanordnung 20 für ein Aufhängungssystem eines Fahrzeugs im Allgemeinen in 1–7 dargestellt.
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Die Verbundlenkerachsenanordnung 20 umfasst einen Verbundlenker 22 (auch als ein Querträger bezeichnet), der aus Sicht von oben oder unten im Allgemeinen U-förmig ausgebildet ist (siehe 4 und 5) und der sich zwischen gegenüberliegenden Enden erstreckt. Das heißt, der Verbundlenker 22 umfasst einen Mittelabschnitt 24, der sich in einer ersten Richtung erstreckt, und ein Paar von Längslenkerabschnitten 26, die sich wenigstens teilweise in einer zweiten Richtung erstrecken, die im Allgemeinen senkrecht oder quer zur ersten Richtung verläuft. Im Nachfolgenden wird die erste Richtung als eine ”Lateralrichtung” und die zweite Richtung als eine ”Längsrichtung” bezeichnet, um die Ausrichtung des Verbundlenkers 22 anzugeben, wenn dieser in dem Fahrzeug befestigt ist. Jede der Längslenkerabschnitte 26 ist von der Lateralrichtung des Mittelabschnitts 24 zu der Längsrichtung gekrümmt ausgebildet. Der Verbundlenker 22 ist vorzugsweise aus Metall, wie beispielsweise Stahl, legiertem Stahl, Aluminium, eine Aluminiumverbindung, Magnesium oder einer Magnesiumlegierung, gebildet.
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Während des Betriebs des Fahrzeugs sind die Längslenkerabschnitte 26 in Wirkverbindung mit den Rädern und drehen sich relativ zueinander in Erwiderung auf die Wankbewegung und in Erwiderung auf die Räder, die auf ein Hindernis auf der Straße, wie beispielsweise ein Schlagloch, treffen. Der Mittelabschnitt 24 verdreht sich, um die Energie in Erwiderung zu der relativen Drehung zwischen den Längslenkerabschnitten 26 zu absorbieren, um der Drehung zwischen den Längslenkerabschnitten 26 elastisch zu widerstehen.
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Der Verbundlenker 22 ist aus einem einzelnen ganzen Stück gebildet und hat für sich einen offenen Querschnitt entlang seiner Länge zwischen den Längslenkerabschnitten 26. Insbesondere weist der beispielhafte Verbundlenker eine U-Form mit einer oberen Wand und zwei Seitenwänden auf, die sich entlang der Länge erstrecken. Die offene Querschnittsform verleiht dem Verbundlenker 22 einen relativ geringen Verdrehwiderstand, der für den Mittelabschnitt 24 ideal, jedoch weniger wünschenswert für die Längslenkerabschnitte 26 ist. Zur Erhöhung des Verdrehwiderstands des Verbundlenkers 22 in den Längslenkerabschnitten 26, ist die Verbundlenkerachsenanordnung 20 mit einem Paar von Schließplatten 28 versehen, die am Verbundlenker 22 angebracht sind (beispielsweise durch Befestigungsmittel und/oder Schweißen) und die die Querschnittsform des Verbundlenkers 22 an den Längslenkerabschnitten 26 verschließen. Jede der Schließplatten 28 erstreckt sich durch eine Kurve, die der Biegung des damit verbundenen Längslenkerabschnitts 26 des Verbundlenkers 22 folgt. Neben dem Mittelabschnitt 24 umfasst die Schließplatte 28 einen Übergangsabschnitt mit einer ansteigenden Form und weist im Allgemeinen eine U-förmige Öffnung 30 auf, die zur allmählichen Erhöhung der Torsionssteifigkeit des Verbundlenkers 22 von dem Mittelabschnitt 24 bis zu den Längslenkerabschnitten 26 in diesem gebildet ist. Als solches steigt die Torsionssteifigkeit des Verbundlenkers 22 allmählich von dem Mittelabschnitt 22 zu dem sich in Längsrichtung erstreckenden Abschnitten der Längslenkerabschnitte 26 an. Die Schließplatten 28 sind aus von dem einstückigen Verbundlenker 22 getrennten Teilen gebildet.
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Beim Einbau in das Fahrzeug wird der Verbundlenker 22 derart ausgerichtet, dass die Längslenkerabschnitte 26 in Richtung einer Längsrichtung nach hinten (zu einer Rückseite des Fahrzeugs) gekrümmt sind. In der beispielhaften Ausführungsform ist ein Federsitz 32 fest mit jedem der Längslenkerabschnitte 26 an dem sich in Längsrichtung erstreckenden Abschnitt gebildet. Der Federsitz 32 ist derart geformt, dass er ein Ende einer Feder (nicht dargestellt) zum Absorbieren der Energie in Erwiderung auf die Drehung des damit verbundenen Längslenkerabschnitts 26 bezogen auf einen Fahrzeugrahmen hält.
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Ein Radträger 34 ist mit dem sich in Längsrichtung erstreckenden Abschnitt eines jeden Längslenkerabschnitts 26 über eine Schweißverbindung befestigt. Der Radträger 34 ist zur Befestigung an einer nicht dargestellten Nabe einer Radanordnung ausgebildet. Während des Betriebs des Fahrzeugs werden Kräfte von den Radträgern 34 über die Schweißverbindungen in den entsprechenden Längslenkerabschnitt 26 des Verbundlenkers 22 übertragen, um zu bewirken, dass sich der Mittelabschnitt 24 elastisch verdreht. Da sich die Schweißverbindungen an den sich in Längsrichtung erstreckenden Abschnitten der Längslenkerabschnitte 26 des Verbundlenkers 22 befinden, sind sie verringerten Momentbeanspruchungen ausgesetzt. Dies gewährleistet eine bessere Widerstandsfähigkeit und eine höhere Zuverlässigkeit der Verbundlenkerachsenanordnung 20. Die Schweißverbindungen zwischen dem Radträger 34 und der Karosseriehalterung 36 können beispielsweise durch Metall-Inertgas-Schweißen (MIG), Gas-Metall-Lichtbogenschweißen (GMAM) oder Laserschweißen gebildet werden.
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Obwohl die Federsitze 32 fest mit dem Verbundlenker 22 in der vorliegenden Ausführungsform ausgebildet sind, sollte beachtet werden, dass die Federsitze alternativ als getrennte Stücke aus dem Verbundlenker hergestellt und im Anschluss daran mit dem Verbundlenker durch Schweißen verbunden werden können.
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Die Verbundlenkerachsenanordnung 20 umfasst ferner ein Paar von Karosseriehalterungen 36, die mit den Längslenkerabschnitten 26 des Verbundlenkers 22 verschweißt sind und sich in Längsrichtung daraus erstrecken. Jeder der Karosseriehalterungen 36 umfasst eine Lagerhülse (nicht dargestellt) zur Aufnahme eines Abschnitts eines Fahrzeug-Unibodys (nicht dargestellt), um die Verbundlenkerachsenanordnung 20 mit der Fahrzeugkarosserie zu verbinden.
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Wie gezeigt, sind die Radträger 34 und die Karosseriehalterungen 36 als getrennte Teile voneinander und von dem Verbundlenker 22 hergestellt. Somit umfassen die Radträger 34 als auch die Karosseriehalterungen 36 wenigstens eine Oberfläche, die ähnlich wie die Außenfläche der Längslenkerabschnitte 26 des Verbundlenkers 22 geformt ist, um die Ausbildung länglicher Schweißverbindungen zwischen diesen Komponenten und dem Verbundlenker 22 zu ermöglichen. Diese Oberflächen können derart geformt sein, dass sie sogenannte ”Handschuh”-Befestigungsverbindungen mit dem Verbundlenker 22 bilden.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundlenkerachsenanordnung 20, wie beispielsweise die beispielhafte Ausführungsform, die in 1–7 gezeigt ist. Das Verfahren beginnt mit dem Schritt des Vorbereitens eines Werkstücks, wie beispielsweise eines Blechs. Das Verfahren wird mit dem Schritt des Stanzens des Werkstücks in einen einstückigen Verbundlenker 22 mit einem U-förmigen Aufbau fortgesetzt. Der Stanzvorgang könnte ein oder mehrere Stanzverfahren beinhaltern. Der gestanzte Verbundlenker 22 umfasst einen Mittelabschnitt 24, der sich in einer ersten Richtung erstreckt, und ein Paar von Längslenkerabschnitten 26, das sich wenigstens teilweise in einer zweiten Richtung erstreckt, die im Allgemeinen quer zu der ersten Richtung verläuft. In dem Stanzverfahren kann zudem ein Paar von Federsitzen 32 gebildet werden, das fest mit den Längslenkerabschnitten 26 zu einem Stück verbunden wird. Das beispielhafte Verfahren fährt mit dem Schritt des Schweißens einer Vielzahl von Komponenten an die Abschnitte der Längslenkerabschnitte 26, die sich in der zweiten Richtung erstrecken, fort. Insbesondere werden ein Radträger 34 und eine Karosseriehalterung 36 an jeden der Längslenkerabschnitte 26 geschweißt. Der beispielhafte Verbundlenker 22 weist eine offene Querschnittsform entlang einer Länge davon auf, und das Verfahren fährt mit dem Schritt des Eingreifens der Schließplatten 28 in die Längslenkerabschnitte 26 des Verbundlenkers 22 fort, um die Querschnittsformen der Längslenkerabschnitte 26 zu verschließen, wodurch die Torsionssteifigkeit der Längslenkerabschnitte 26 erhöht wird. Die beispielhaften Schließplatten 28 umfassen Übergangsabschnitte zur allmählichen Erhöhung der Torsionssteifigkeit des Verbundlenkers 22 von dem Mittelabschnitt 24 zu den Längslenkerabschnitten 26.
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Offensichtlich sind viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung im Lichte der obigen Lehre möglich, die auf andere, nicht speziell beschriebene Art innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche ausgeführt werden können.
