DE1430673C - Als Federlager fur die Schraubenfeder einer Achsabstutzung ausgebildeter Teil eines Rahmentragers eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen als Federlager für die Schraubenfeder einer Achsabstützung ausgebildeten Teil eines Rahmenlängsträgers eines Kraftfahrzeuges, der im Querschnitt ein rechtwinkliges kastenförmiges Profil aufweist und bei dem die horizontalen Teile sowie der Abstand der vertikalen Teile des kastenförmigen Profils im Federsitzbereich der Schraubenfeder verbreitert sind, wobei an einem horizontalen Teil ein Federsitz vorgesehen ist.

Bei einer derartigen Konstruktion besteht die Erfindung in der Kombination der folgenden Merkmale:

a) das Federlager besteht in an sich bekannter Weise aus einem U-förmigen Oberteil und einem U-förmigen Unterteil, deren Stege horizontal sind und deren Schenkel gegeneinander'gerichtet sind und miteinander durch eine Verbindung, wie eine Schweißung^ das rechtwinklige kastenförmige Profil ergeben;

b) der horizontale verbreiterte Steg des Oberteiles ist tiefgezogen und bildet den Federsitz;

c) der horizontale verbreiterte Steg des Unterteiles ist, wie für sich bekannt, mit einer öffnung für die Schraubenfeder unterhalb des Federsitzes versehen, wobei zum Erhöhen der Festigkeit des Profils die Öffnung durch einen nach oben gerichteten Flansch umgeben ist.

Nur in Verbindung mit den vorgenannten Merkmalen bestehen weitere Ausbildungen der Erfindung darin, daß das Federlager mit abgesetzten oder erweiterten Enden versehen ist, die mit dem Ende des vorderen oder hinteren Rahmcnlängsträgcrs überlappt und verbunden sind; daß zur Befestigung des Stoßdämpfers im Federsitz eine konzentrische gestanzte öffnung vorgesehen ist; daß am Fcderlager in an sich bekannter Weise vor dem Federsitz ein Querträger angeschweißt ist; und daß am Oberteil des Federlagers, wie für sich bekannt, hinter dem Federsitz im Abstand zu diesem ein weiterer Querträger angeschweißt ist.

Aus aufeinander zugewendeten Rinnen bestehende Schwellen waren, z. B. aus den deutschen Patentschriften 1010 840 und 1 041 804, bekannt; auch bekannt war es, z. B. aus der letztgenannten deutschen Patentschrift und der USA.-Patentschrift 2 730 185 eine Rinne als Federsitz zu verbreitern. Eine ähnliche Ausbildung in Anwendung auf einen Querträger ist auch z. B. aus der USA.-Patentschrift 2 532 749 bekannt. Auch das deutsche Gebrauchsmuster 1 745 907 zeigt nur eine Rinne und ein ebenes Schließblech, wobei die Federung durch die Rinne hindurchgeführt, d. h. nicht mit einem Federsitz versehen ist.

Demgegenüber ist es neu, beide Rinnen zu verbreitern und dabei in der oberen Rinne einen Feder- sitz auszubilden. Diese Ausbildung läßt die Oberwand wuitguliuiul'geschlossen und macht die Schwellen hierdurch in Verbindung mit der Doppel-Rinncn-Ausbildung wesentlich stärker als die vorbekannten Ausbildungen.

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

Bei Kraftfahrzeugen, die Schraubenfedern an den hinteren Rädern verwenden, wird das hintere Ende des Kraftfahr/.eugkörpers durch Zusammendrücken der Schraubenfeder zwischen der hinteren Achse und dem Rahmen getragen. Eine diesen Schraubenfedern aufgegebene Stoßbelastung 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 Schraubcnfeder-Gehäusesitz 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 zu schaffen. Frühere Versuche zur Schaffung eines mit der Rahmenkonstruktion integrierten Federsitzes ergaben eine derartige Schwächung des Rahmens im Punkt seiner Maximalspannimg, daß sie nicht zu annehmbaren Konstruktionen führten oder aber nur zu Konstruktionen-, die erheblich verstärkt werden mußten, um verwendbar, ! zu sein. f

Vom Standpunkt einer wirtschaftlichen Herstellung aus gesellen, 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. Dies wird durch die Erfindung erreicht.

In den Zeichnungen ist ein in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutertes Ausführungsbeispiel des als Federlager ausgebildeten Teils eines Rahmen-Iängsträgers nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. I einen Grundriß des linken hinteren als Federlager ausgebildeten Teils eines Rahmenlängsträgers im Bereich oberhalb der Achse,

F i g. 2 einen Querschnitt durch den Teil des Rahmenlängsträgers nach Linie 2-2 in Fig. 1,

F i g. 3 einen Querschnitt durch den Rahmenlängsträger im Bereich vor dem Federlager nach Linie 3-3 in F i g. 2,

F i g. 4 einen Querschnitt der Knotenverbindung ( zwischen dem als Fcderlager ausgebildeten Teil und dem vorderen Rahmenlängsträger nach Linie 4-4 in F i g. 2, . "

F i g. 5 einen Querschnitt durch den als Federlager ausgebildeten Teil nach Linie 5-5 in F i g. 2,

Fig. 6 einen Querschnitt durch den Federsitz des als Federlager ausgebildeten Teils des Rahmenlängsträgers nach Linie 6-6 in F i g. 2,

F i g. 7 einen Querschnitt durch die Knotenverbindung zwischen dem als Federlager ausgebildeten Teil und dem rückwärtigen Rahmenlängsträger, und

F i g. 8 eine perspektivische Ansicht der Knotenverbindung zwischen dem vorderen Rahmenlängsträger und dem als Federlager ausgebildeten Teil.

Wie aus F i g. I und 2 ersichtlich, besteht der die Schwingungen bzw. Stöße aufnehmende Teil des Rahmenlängsträgers,· im .folgenden kurz als Federlager I bezeichnet, aus einem Oberteil 2 und einem Unterteil 3. Im Oberteil 2 ist ein Federsitz 4 gebildet, der sich radial außerhalb einer Ausnehmung oder einem tiefgezogenen Teil 5 befindet, einen Stoßdämpfersitz bildet und eine gestanzte Öffnung 6 aufweist. In F i g. 2 ist der radial außerhalb des Federsitzes 4 gebildete Teil 7 nach vorne hin abfallend und nach

hinten hin ansteigend ausgebildet und bildet eine Anzahl kreisförmiger Ringe oder Flansche im Federsitzbereich 8. Das Unterteil 3 ist mit einem hochgebogenen Flansch 9 als durchgehendem Teil des Unterteils versehen, der eine.untere Öffnung 10 für die Schraubenfeder frei läßt. ^;

Wie in den F i g. 4 bis 8 gezeigt, ist das Oberteil 2 U-förmig ausgebildet und besitzt einen horizontalen Steg 11 mit vertikalen Schenkeln 12. Das Unterteil 3 ist ebenfalls U-förmig ausgebildet und weist einen horizontalen Steg 13 und vertikale Schenkel 14 auf. Der vordere Rahmenlängsträger 15 besteht aus inneren und äußeren U-förmigen Teilen 16 und 17 mit vertikalen Stegen 18 und 19 und Schenkeln 20 und 21.

Der vordere Rahmenlängsträger 15 weist, wie in F i g. 3 gezeigt, überlappte und verschweißte Schenkel auf, um eine doppelte Metallstärke in den horizontalen Schenkeln zu erhalten und so einen Querschnitt mit einem hohen Widerstandsmoment bezüglich der horizontalen Achse zu schaffen, der vertikalen Biegungen und Durchfederungen widersteht.
"Ji Das Federlager 1 hat, wie in F i g. 5 gezeigt, vertikale Schenkel 12 und 14 mit geringfügiger Überlappung, die die. Schweißung 22 nahe der horizontalen neutralen Linie erlaubt. Das vordere Ende des Federlagers ist nach unten eingedrückt, um einen inneren Sitz 23 zum Einfügen in die Öffnung 24 zu bilden, die im vorderen Rahmenlängst:'äger 15 vorgesehen und nach außen erweitert ist, um über das Ende des Federlagers I geschoben und mit diesem verbunden zu werden. Die Schweißungen 22 an den Enden der Schenkel des Federlagers können als durchlaufende oder unterbrochene Schweißungen angelegt sein, da sie sich in der neutralen Linie des Federlagers beim Biegen befinden. Elektrische Schweißungen haben gewöhnlich geringe Biege- und Dehnungscharakteristiken, jedoch vorzügliche Haltefestigkeit, wenn sie in der neutralen Linie angebracht sind. Die Schweißungen 25 an den horizontalen Schenkeln sind am weitesten entfernt von der horizontalen neutralen Linie und vorzugsweise unterbrochen ausgeführt, um Spannungskonzentrationen in den spröden Schwei-It) ßungen zu verhindern. Lochschweißungen 26 sind zwischen den Schenkeln 20 und 21 am Ende der öffnung 24 und den Stegenil und 13 als Sicherheitsschweißungen zur Verstärkung der Schweißverbindung 27 vorgesehen, mit der das Federlager 1 und der vordere Rahmenlängsträger 15 verbunden sind.

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

Ein hinterer Querträger 33 verbindet den Rahmenlängsträger mit dem gegenüberliegenden, nicht gezeichneten Rahmenlängsträger und ist mit den Federlagern vor dem Federsitzbereich an einem Außenrand desselben verbunden. Ein Querträger 34 verbindet, ebenfalls die gegenüberliegenden Rahmenlängsträger und ist mit den Federlagern hinter dem Federsitzbereich verbunden. Da die Querträger 33 und 34 für eine Verbindung von Abstützungsteilen, Stoßdämpfern und Querstabilisatoren vorgesehen sind, dienen sie zur Verstärkung des Rahmens und zum Übertragen von Querbelastungen zwischen den gegenüberliegenden Rahmenlängsträgern.

Im wirklichen Betrieb übertragen die Hinterräder die stärksten Kräfte auf den Rahmen dann, wenn ein Hinterrad in ein Schlagloch fällt. Es ist allgemeine Praxis, Rahmen für Personenwagen. durch Nach- a ahmung dieser Bedingungen 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 das Federlager belastet wie ein an seinen Enden abgestützter Balken, und zwar abgestützt an der vorderen Fahrzeugbodenbefestigungsstütze 35 und hinteren Fahrzeugbodenbefestigungsstützen, die nicht gezeichnet sind. Da der Federsitzbereich 8 größeren Durchmesser hat als der Federsitz 4, werden die Spannungen anfänglich verteilt in den angrenzenden vergrößerten Bereich des gleichen Metallstücks. Biegekräfte im Oberteil 2 sind am größten im Sitzbereich 8, wo der Steg 11 den im Querschnitt größten Bereich einnimmt. In ähnlicher Weise treten die größten Biegekräfte im LInterteil 3 am Steg 13 auf, der die untere Öffnung umgibt und im Flansch 9. Scherkräfte, die auf das Federlager einwirken, sind am gijößten an den Befestigungsstellen und im Federsitzbereich. Somit sind diejenigen Bereiche oder Stellen, die die größten Spannungen auf sich ziehen, kontinuierlich glatt ineinander übergehende Teile, frei von Schweißungen und scharfen Übergängen, die Spannungskonzenfrationen hervorrufen wurden. Jede der Öffnungen 6 und 10 ist mit Verstärkungen versehen, die sie umgeben und die die Belastungen in den Rahmenlängsträgern gleichmäßig verteilen.

Das Federlager ist nicht nur wirtschaftlich und rationell herzustellen, sondern ist auch frei von aufgeschweißten Platten und Sitzen, die Spannungs- ~ spitzen bewirken. Dennoch läßt sich das zweiteilige Federlager aus verschiedenen, miteinander zusammenzuschweißenden Teilen oder durch Zufügen zusätzlicher Teile hierzu herstellen.

Claims (5)

. Patentansprüche:

1. Als Federlager für die Schraubenfeder einer Achsabstützung ausgebildeter Teil eines Rahmenlängsträger eines Kraftfahrzeuges, der im Querschnitt ein rechtwinkliges kastenförmiges Profil aufweist und bei dem die horizontalen Teile sowie der Abstand der vertikalen Teile des kastenförmigen Profils im Federsitzbereich der Schraubenfeder verbreitert sind, wobei an einem horizontalen Teil ein Federsitz vorgesehen ist, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

a) das Federlager (1) besteht in an sich bekannter Weise aus einem U-förmigen Oberteil (2) und einem U-förmigen Unterteil (3), deren Stege (11 und 13) horizontal sind und deren Schenkel (12 und 14) gegeneinander gerichtet sind und miteinander durch eine Verbindung, wie eine Schweißung, das rechtwinklige,

kastenförmige Profil ergeben;

b) der horizontale verbreiterte Steg (11) des Oberteiles (2) ist tiefgezogen und bildet den Federsitz (4);

c) der horizontale verbreiterte Steg (13) des

Unterteiles (3) ist, wie für sich bekannt, mit einer öffnung (10) für die Schraubenfeder unterhalb des Federsitzes (4) versehen, wo-

bei zum Erhöhen der Festigkeit des Profils die öffnung (10) durch einen nach oben gerichteten Flansch (9) umgeben ist.

2. Federlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federlager (1) mit abgesetzten oder erweiterten Enden (Sitz 23 oder öffnung 28) versehen ist, die mit dem Ende des vorderen oder hinteren Rahmenlängsträgers (15 oder 30) überlappt und verbunden sind.

3. Federlager nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung des Stoßdämpfers im Federsitz (4) eine konzentrische gestanzte Öffnung (6) vorgesehen ist.

4. Federlager nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Federlager (1) in an sich bekannter Weise vor dem Federsitz (4) ein Querträger (33) angeschweißt ist.

5. Federlager nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Oberteil (2) des Federlagers (1), wie für sich bekannt, hinter dem Federsitz (4) im Abstand zu diesem ein weiterer Querträger (34) angeschweißt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen