DE1430673A1

DE1430673A1 - Seitenschwelle oder -traeger fuer Kraftfahrzeug-Unterrahmen

Info

Publication number: DE1430673A1
Application number: DE19641430673
Authority: DE
Inventors: Wessells Henry W
Original assignee: Budd Co
Current assignee: ThyssenKrupp Budd Co
Priority date: 1963-12-26
Filing date: 1964-12-09
Publication date: 1968-11-14
Also published as: NL6414862A; US3188110A; SE302250B

Description

DR. O. DITTMANN · K. L. SCHiFF ♦ DR.A.v. FÜNER

PATENTANWÄLTE

8 MUENCHEN 90

DR. O. DITTMANN . K. L SCHIFF · DR. A. ν. TONER BEREITER ANGER 15

ί 8 MUENCHEN 90 · BEREITER ANQER 15

TELEFON 19 73 69

Patentanmeldung P 14 30 673.1 telegr.-adr.: navigator mvenchen

The Budd Company 25. Juli 1968

Unser Zeichen DA-K108 (Case 1-1Ο3) KLS/Wu

L _1

Seitenschwelle oder -träger für Kraftfahrzeug-Unterrahmen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Seitenschwelle oder einen Seitenträger für einen Kraftfahrzeug-Unterrahmeh im Schwing- bzw. Stoßbereich oberhalb und benachbart einer Achse und Federanbringung.

Bei einer derartigen Konstruktion besteht die Erfindung in der Vereinigung folgender Merkmale:

Die Schwelle besteht in bekannter Weise wenigstens im Stoßbereich aus oberen und unteren, im Querschnitt rinnenfMrmigen Teilen, von denen jedes eine horizontale Grundwand und Seitenflansche hat; und die Flansche der beiden Teile sind gegeneinander ge-

809808/0323
MW Unterteilen m ζ hai«, a n

richtet und miteinander verbunden, beispielsweise durch Lichtbogenschweißen, und bilden einen rechtwinkligen, im Querschnitt kastenförmigen Trägerr

die Breite der Grundwände und der Abstand zwischen den Flanschen beider Rinnen sind im Stoßbereich vergrößert;

die verbreiterte Wand des oberen Teils ist mit einem vorzugsweise tellerförmigen, gegen die umgebenden Wandabschnitte abgesetzten, tief gezogenen und ausgesparten Federsitz versehen;

die verbreiterte Wand des unteren Teils ist mit einer öffnung unterhalb des Federsitzes versehen und durch einen nach oben gerichteten, die öffnung umgebenden Flansch verstärkt.

Während aus aufeinander zugewendeten Sinnen bestehende Schwellen, ζ.B. aus der deutschen Batentschrift 1 041 804, bekannt waren, ist es neu/beide Rinnen zu verbreitern und in-"eier obaren Rinne einen Federsitz auszubilden. Diese Ausbildung läßt die Oberwand weitgehend geschlossen und macht die Schwellen hierdurch in Verbindung mit der Doppel-Rinnen·= Ausbildung wesentlich stärker als die vorbekannte Ausbildung.

Fernerhin "besteht die Erfindung in weiteren Ausbildungen des vorstehend dargelegten Hauptgedankens, wie sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels ergeben wird.

Allgemein wird zu den der Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben folgendes dargelegt.

Bei Kraftfahrzeugen, die Schraubenfedern a.n den hinteren Rädern verwenden, wird das hintere Ende des Kraftfahrzeugkörpers durch Zusammendrücken der Schraubenfeder zwischen der hinteren Achse und dem Rahmen getragen. Eine diesen Schraubenfedern aufgegebene Stoßbelastun^ ist sehr groß und wird durch die Bewegung des Kraftfahrzeugrahmens ebenso wie durch die Bewegung der Achse auf ein erhebliches Ausmaß vergrößert.

Man hat bereits bisher verschiedene unterschiedliche Konstruktionen angewendet, um einen Schraubenfeder-G-ehäusesitz an dem Rahmen zu schaffen. Die üblicherweise am meisten benutzte Konstruktion besteht aus einer gesondert hergestellten Hilfsplatte, die auf die Innenseite jedes der Rahmenseitenteile an einem Punkt über der Achse angeschweißt ist, wobei es notwendig ist, diese Platten durch Seitenstützen (Knotenbleche) zu verstärken und für gewöhnlich durch einen Querträger oder einen Verbindungsbalken zu verbinden.

Bisher war es üblich, Hilfskonstruktionen an der Innenseite des Rahmens anzuschweißen, um einen Sitz für die Schraubenfeder

BAD OFUGlNAL .. /4

809808/0323

zu schaffen. Frühere Versuche zur Schaffung eines mit der Rahmenkonstruktion integrierten Pedersitzes ergaben eine derartige Schwächung des Rahmens im Punkt seiner Maximalspannung, daß sie nicht zu annehmbaren Konstruktionen führten oder aber nur zu Konstruktionen, die erheblich verstärkt werden mußten, um verwendbar zu sein.

Vom Standpunkt einer wirtschaftlichen Herstellung aus gesehen, ist es wünschenswert, die herzustellende Konstruktion zu vereinfachen, und vom Standpunkt der Stärke aus soll die Spannungskonzentration auf ein Minimum reduziert werden, insbesondere in den Bereichen, wo die Durchbiegungen am größten sind;

Weitere Zwecke und Vorteile sowie die Art und Weise, in der sich diese erreichen lassen, ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in*.Verbindung mit der Zeichnung , .in der ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfin dung dargestellt ist.

In der Zeichnung zeigen:

Pig. 1 einen Grundriß des linken hinteren Rahmenseitenteils im Schwing·* bzw. Stoßbereich oberhalb der Achse?

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Rahmen nach Linie 2-2 in Pig. 1;

¹ . .r/5

809808/0323

Pig· 3 einen Querschnitt durch das vordere Rahmenseitenteil nach der Linie 3-3 in Fig. 2; Pig. 4 einen Querschnitt der Knotenverbindung zwischen dem Stoßrahmen und dem vorderen Rahmenseitenteil

nach Linie 4-4 in Pig. 2;
Pig. 5 einen Querschnitt durch den Stoßrahmen nach

Linie 5-5 in Pig. 2;
Pig. 6 einen Querschnitt durch die den Pedersitz bildende

Konstruktion des Rahmens nach Linie 6-6 in Pig. 2; Pig. 7 einen Querschnitt durch die Knotenverbindung zwischen dem Stoßrahmen und dem rückwärtigen

Rahmenseitenteil und
Pig. 8 eine perspektivische Ansicht der Knotenverbindung zwischen dem vorderen Rahmenseitenteil und dem Stoßrahmen.

Wie aus Pig. 1 und 2 ersichtlich, besteht der die Schwingungen bzw. Stöße aufnehmende Rahmen, im folgenden kurz als Stoßrahmen 1 bezeichnet, aus einem oberen Rahmenteil 2 und einem unteren Rahmenteil 3. Das obere Rahmenteil 2 ist versehen mit einem Pedersitzteil 4» das sich radial außerhalb einer Ausnehmung oder einem tiefgezogenen Teil 5 befindet, der einen Stoßdämpfersitz bildet und der eine gestanzte öffnung 6 aufweist sowie radial ausgedehnt wird, wenn der Pedersitzteil 4 geformt wird. In Pig. 2 ist der radial außerhalb des Pedersitzteils 4 gebildete Teil nach vorne hin abfallend und nach hinten hin ansteigend ausgebildet

../6 809808/0323

— D — ³

und bildet eine Anzahl kreisförmiger Ringe oder Flansche in dem Federsitzbereich 8. Das untere Rahmenteil 3 ist mit bochgebogenem Ring oder Flansch 9 als durchgehendem Teil des unteren Rahmenteils versehen, der eine untere Öffnung 10 für die Schraubenfeder frei läßt,

¥ie in den Figuren 4 bis 8 gezeigt, ist das obere Rahmenteil 2 rinnenförmig ausgebildet und besitzt eine horizontale Grund-Stegflache 11 mit vertikalen End-Stegflachen 12. Das untere Rahmenteil 3 ist ebenfalls rinnenförmig ausgebildet und weist eine horizontale Grund— -Stegfläche 13 und vertikale End-Stegflächen 14 auf. Das vordere Rahmenseitenteil 15 besteht aus inneren und äußeren Rinnenteilen 16 und 17 mit vertikalen Grund-Stegflächen und 19 und End-Stegflachen 20 und 21.

Das vordere Rahmenseitenteil 15 weist, wie in Fig. 3 gezeigt, überlappte und verschweißte End-Stegflachen auf, um eine doppelte Metallstärke in den Horizontal-Stegflächen zu erhalten und so einen Querschnitt mit einem hohen Widerstandsmoment bezüglich der horizontalen Achse zu schaffen, der vertikalen Biegungen und Durchfederungen widersteht.

Das Stoßrahmenteil 1 hat, wie in Fig* 5 gezeigt, vertikale End-Stegflachen 12 und 14 mit geringfügiger Überlappung, die die Schweißung 22 nahe der horizontalen neutralen Achse erlaubt. Das vordere Ende des Stoßrahmens ist nach unten

../7 80 98 0 8/0 323 :...

eingedrückt, um einen inneren Sitz 23 zum Einfügen in die öffnung 24 zu "bilden, die im vorderen Rahmenseitenteil 15 vorgesehen ist, das nach außen erweitert ist, um über das Ende des Stoßrahmens 1 geschoben und mit diesem verbunden zu werden. Die Schweißungen 22 an den Endflächen des Stoßrahmens können als durchlaufende oder unterbrochene Schweißungen angelegt sein, da sie sich in der neutralen Achse des Balkens beim Biegen befinden. Mittels Lichtbogen gelegte Schweißungen dieser Art haben gewöhnlich geringe Biege- und DehnungsCharakteristiken, sie haben jedoch vorzügliche Haltefestigkeit, wenn sie in der neutralen Achse angebracht sind. Die Schweißungen 25 an den horizontalen Endflächen sind am weitesten entfernt von der horizontalen neutralen Achse und vorzugsweise unterbrochen ausgeführt, um Spannungskonzentrationen in den spröden Schweißungen zu verhindern. Lochschweißungen sind zwischen den Endstegen 20 und 21 am Ende der Öffnung 24 und den Grundstegen 11 und 13 als Sicherheitsschweißungen zur Verstärkung der Schweißverbindung 27 vorgesehen, mit der die Teile 1 und 15 verbunden sind.

In ähnlicher Weise ist das hintere Ende des Stoßrahmenteils 1 mit einer öffnung 28 versehen, die über einem Sitz 29 am hinteren Rahmenseitenteil 30 entsprechend angebracht ist, das hiermit durch Lochschweißungen 31 ' und eine Schweißverbindung 32 verbunden ist.

809808/0 3 23

• *

Ein hinterer Aufhängungs-Querträger 33 verbindet — gegenüberliegende (nicht gezeichnete) Seitenteile des Rahmens und ist mit dem Stoßträger vor dem IPedersitzbereieh an einem Außenrand desselben verbunden. Ein Querteil 34 verbindet ebenfalls die gegenüberliegenden Seitenteile und ist mit dem Stoßträger hinter dem Federsitzbereieh verbunden. Da die Querteile 33 und 34' für eine Verbindung ■ von Aufhängungsteilen, Stoßdämpfern und Querstabilisatoren vorgesehen sind, dienen sie zur Verstärkung des Unterrahmens und zum Übertragen von Querbelastungen zwischen den gegenüberliegenden Seitenteilen.

Im wirklichen Betrieb übertragen die hinteren Räder die stärksten Kräfte auf den Unterrahmen dann, wenn ein hinteres Rad in ein Schlagloch fällt. Es ist allgemeine Praxis, Unterrahmen für Personenwagen durch Nachahmung dieser Bedingung zu prüfen. Diese nach oben gerichtete Kraft wird hier als mit der Schraubenfeder axial fluchtende Kraft angesehen.

Wenn, eine plötzliche Kraft nach oben in den Federsitzbereich 8 übertragen wird, so wird der Stoßträger belastet wie ein an seinen Enden abgestützter Balken, und zwar-abgestützt an der vorderen Bodenbefestigungsstütze 35 und hinteren Bodenbefestigungsstützen, die . , ' nicht gezeichnet sind. Da der Sitzbereich 8 größeren Durchmesser hat als der Schraubenfedersitzteil 4, werden

../9 809808/0323 ■ '^: ■

die Spannungen anfänglich verteilt in den angrenzenden

vergrößerten

gereich des gleichen Metallstücks. Biegekräfte im oberen Rahmenteil 2 sind am größten im Sitzbereich 8, wo die Grund-Stegfläche 11 den im Querschnitt größten Bereich einnimmt. In ähnlicher Weise treten die größten Biegekräfte im unteren Rahmenteil 3 an der G-rund-S te gf lache auf, die die untere Öffnung umgibt und im Ring oder im Plansch 9. Scherkräfte, die auf den Balken einwirken, sind am größten an den Befestigungspunkten und im Federsitzbereich. Somit sind diejenigen Bereiche oder Punkte, die die größten Spannungen auf sich ziehen, kontinuierlich glatt ineinander übergehende Teile, frei von Schweißungen und Diskontinuietäten, die Spannungskonzentrationen hervorrufen wurden. Jede der Öffnungen 6 und ist mit Verstärkungen versehen, die sie umgeben und die die Belastungen in den Strahlrahmenteilen gleichmäßig verteilen.

Die vorliegende Konstruktion ist nicht nur wirtschaftlich und rationell herzustellen, sondern sie ist auch frei von aufgeschweißten Platten und Sitzen, die Spannungskonzentrationen bewirken. Dennoch läßt sich die neuartige zweiteilige Stoßrahmenkonstruktion aus verschiedenen, miteinander zusammenzuschweißenden !Teilen oder durch Zufügen zusätzlicher Teile hierzu herstellen.

Wenngleich in der Zeichnung lediglich eine einzige Ausfünrungsform der neuen Stoßrahmenkonstruktion dargestellt

809808/0323 . -·^/1°

.- ίο - ■ ■

worden ist, so versteht es sich doch, daß Abvreichungen des Federsitzbereiches des Unterrahmens vorgenommen werden können, ohne daß der allein durch die nachfolgenden Ansprüche "begrenzte Gedanke der Erfindung dadurch verlassen wird.

Ansprüche

../11

80 980 8/0 3 23

Claims

Patentansprüche

1. Seitenschwelle oder -träger für einen Kraftfahrzeug-Unterrahmen im Schwing- bzw. Stoßbereich oberhalb und benachbart einer Achse und Federanbringung, gekennzeichnet durch die Kombination:

Die Schwelle besteht in bekannter Weise wenigstens im Stoßbereich aus oberen und unteren, im Querschnitt rinnenförmigen Teilen (2, 3), von denen jedes eine horizontale Grundwand (11 bzw. 13) und Seitenflansche (12 bzw. 14) hat, und die Flansche (12, 14) der beiden Teile sind gegeneinander gerichtet und miteinander vebunden, beispielsweise durch Lichtbogenschweißen (22), und bilden einen rechtwinkeligen, im Querschnitt kastenförmigen Träger (1);

die Breite der Grundwände (11, 13) und der Abstand zwischen den Flanschen (12,12 und 14,14) beider Rinnen (2,3) sind im Stoßbereich vergrößert;

die verbreiterte Wand (11) des oberen Teils (2) ist mit einem vorzugsweise tellerförmigen, gegen die umgebenden Wandabschnitte abgesetzten, tief gezogenen und ausgesparten Federsitz (4) versehen;

809808/0323 Neue Unterlagen (Ait7iiAb8.2Nr.isatz3deeXn«h«aa8ew.v.4.i;

die verbreiterte ¥and (13) des .unteren Teils (3) ist mit einer Öffnung (10 unterhalb des Federsitzes (4) versehen und durch einen ' nach oben gerichteten, die Öffnung umgebenden, Flansch (9) verstärkt.

2. Seitenschwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rechtwinklige, mit den Verbreiterungen versehene kastenförmige Träger (1) auf den Stoßbereich beschränkt ist und mit abgesetzten Enden (23,28) versehen ist, die dazu dienen, mit vorderen und hinteren Schwellenteilen (15»30) überlappt und verbunden zu werden.

3. Schwelle nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Stoßdämpfer-Befestigungsbereich (5)» der konzentrisch mit und radial einwärts zu dem Federsitz in dem Federsitzbereich (4) liegt.

4. Sehwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß ein hinteres Aufhängungs-Querteil (53) an der Schwelle (1) vor dem Federsitz (4) und am Außenbereich desselben angeschweißt ist und ihr Torsionsstabilität gibt. ' '

../13

809808/0323

5. Schwelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Stabilisierungs-Querteil (34) am Ober-

und teil (2) der Schwelle (1), jedoch hinter dem/in einen

Abstand vom Federsitz (4) angeschweißt ist.

809808/0323.