DE19542523A1 - Verbundlenker-Hinterachse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbundlenker-Hinterachse für Kraftfahrzeuge mit zwei radtragenden, schwenkbar am Auf­ bau angelenkten starren Längslenkern, welche zumindest um eine quer zur Fahrtrichtung angeordnete Schwenkachse schwingen, und einer zwischen den Längslenkern parallel und beabstandet zur Schwenkachse angeordneten biegestei­ fen, aber torsionsweichen Querstrebe, deren Enden mit den Längslenkern winkelsteif verbunden sind.

Eine derartige Verbundlenker-Hinterachse beschreibt die unveröffentlichte Patentanmeldung P 44 16 725.3, bei der eine als Rohrprofil ausgebildete Querstrebe an ihren bei­ den Enden mit den Längslenkern verschweißt ist. Dazu ist am jeweiligen Längslenker ein rohrförmiger Ansatz vorge­ sehen, welcher an der Schweißstelle eine etwa gleiche Querschnittsform wie das Rohrprofilende aufweist. Um die an der Querstrebe im Fahrbetrieb wechselseitig wirkenden hohen Torsions- und Biegemomente gleichmäßig in die Längslenker einzuleiten, ist der jeweilige Längslenker einstückig mit dem Ansatz ausgebildet. Eine derartige Verbundlenker-Hinterachse besitzt eine hohe Tragfähig­ keit, sie weist jedoch andererseits auch ein relativ ho­ hes Gewicht auf, da ihre Längslenker aus einem mit der Querstrebe schweißbaren Eisenmetall hergestellt sein müs­ sen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu­ grunde, eine Verbundlenker-Hinterachse hoher Tragfähig­ keit zu schaffen, deren Gewicht und Herstellungsaufwand gegenüber herkömmlichen Verbundlenker-Hinterachsen we­ sentlich reduziert sind.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Längslenker aus Leichtmetall gegossen bzw. geformt sind, wobei die jeweiligen Enden der Querstrebe mit den Längslenkern durch Kleben verbunden sind. Eine derart ausgebildete Verbundlenker-Hinterachse weist im Vergleich zu bekannten Konstruktionen, deren Längslenker vollständig aus Eisen­ metall, beispielsweise einem Stahlguß, bestehen, bei etwa gleicher Festigkeit und Tragfähigkeit ein wesentlich ge­ ringeres Gewicht auf, was sich insbesondere auf die Ver­ besserung der Fahreigenschaften und die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs auswirkt.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß am jeweiligen Ende der Querstrebe ein hohlzylindrisch ausgebildeter Bereich vorgesehen ist und die jeweiligen Längslenker zur Aufnah­ me dieses Bereiches jeweils eine zylindrische Ausnehmung aufweisen. Beim Zusammenfügen (Klebevorgang) wird der mit Klebstoff versehene hohlzylindrische Bereich bis zu einem am Längslenker oder am Ende der Querstrebe vorgesehenen Anschlag in die zylindrische Ausnehmung eingeführt. Zur Vereinfachung des Fügevorgangs sind dabei am jeweiligen Ende der Querstrebe zumindest bereichsweise nach innen gerichtete Abrundungen oder Einprägungen vorgesehen. Nach dem Verfestigen des Klebstoffes entsteht somit eine feste Verbindung, welche geeignet ist, die an der Querstrebe wechselseitig wirkenden hohen Torsions- und Biegemomente gleichmäßig in die Längslenker einzuleiten.

Die als Rohrprofil ausgebildete Querstrebe kann am jewei­ ligen Ende mit zumindest bereichsweise nicht konstanten Wandstärken und/oder Durchmessern ausgebildet sein, wobei sich alle Wandstärken- und/oder Durchmesserveränderungen durch homogene bzw. fließende Übergänge auszeichnen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der hohlzylindri­ sche Bereich mit einem geringeren Durchmesser ausgebildet ist als der Durchmesser des Rohrprofils im angrenzenden Bereich.

Zum Reduzieren der Toleranzen kann die Oberfläche des hohlzylindrischen Bereiches und/oder die Innenfläche der zylindrischen Ausnehmung mechanisch bearbeitet werden. Für die Klebeverbindung ist dabei besonders wichtig, daß die zum Kleben vorgesehene Fläche durch beispielsweise Aufrauhen vergrößert wird.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der jeweilige hohlzylindrische Bereich an einem mit der Querstrebe verschweißten Rohrteil aus Stahl- oder Guß­ werkstoff vorgesehen, wobei der Durchmesser und/oder die Wandstärke des Rohrteils im Bereich der Schweißstelle im Vergleich zum Durchmesser und zur Wandstärke im hohlzy­ lindrischen Bereich durch gleichmäßige bzw. fließende Verformung vergrößert ausgebildet sind. An der Schweiß­ stelle jedoch sind sowohl die Durchmesser als auch die Wandstärken von Rohrteil und Querstrebe nahezu gleich ausgebildet. Besonders vorteilhaft dabei ist, wenn der Querschnitt im Bereich der Schweißstelle eine rotations­ symmetrische Form aufweist. Eine derartige Ausbildung er­ möglicht die Herstellung und Montage der Verbundlenker- Hinterachse wesentlich zu vereinfachen, da die Längslen­ ker zusammen mit den eingeklebten Rohrteilen als jeweils eine Baueinheit vorgefertigt und am Schweißstand mit der Querstrebe automatisch verschweißt werden können.

Die Längslenker können relativ einfach und kostengünstig hergestellt werden, wenn diese aus einer Aluminium- und/oder Magnesiumlegierung nach dem Thixoforming-Verfah­ ren mit einer nachfolgenden Wärmebehandlung hergestellt werden. Durch niedrige Fülltemperaturen ist bei diesem Verfahren ein sehr homogenes Gefüge mit hoher mechani­ scher Beanspruchbarkeit erreichbar, wodurch auch gute Voraussetzungen für die Klebeverbindung zwischen den Längslenkern und der Querstrebe bzw. den Rohrteilen ge­ schaffen werden.

Die Festigkeit der Verbindung zwischen den Längslenkern und der Querstrebe bzw. den Rohrteilen kann noch weiter erhöht werden, wenn der jeweilige hohlzylindrische Be­ reich zusätzlich zur Klebeverbindung noch kraftschlüssig mit den Längslenkern verbunden ist. Diese kraftschlüssige Verbindung kann durch Schrumpfen der erwärmten Längslen­ ker und/oder durch Ausdehnung des abgekühlten hohlzylin­ drischen Bereiches hergestellt sein. Dazu ist der Durch­ messer des hohlzylindrischen Bereiches gleich oder ge­ ringfügig größer als der Durchmesser der Ausnehmung am jeweiligen Längslenker gestaltet, so daß sich das für das Zusammenfügen notwendige Fügespiel zwischen dem mit Kleb­ stoff beschichteten hohlzylindrischen Bereich und dem Längslenker durch Erwärmen der Längslenker und/oder Ab­ kühlung des hohlzylindrischen Bereiches einstellt.

Eine weitere Verbesserung der Klebeverbindung besteht darin, daß der vor dem eingeklebten Bereich befindliche kreisförmige Spalt zwischen der Querstrebe bzw. dem Rohr­ teil und dem Längslenker ringsum durch ein Abdicht- bzw. Korrosionsschutzmittel ausgefüllt oder abgedichtet ist. Als Abdicht- oder Korrosionsschutzmittel können bei­ spielsweise Gummi, Silikon oder elastischer Kunststoff verwendet werden. Dadurch wird das Eindringen von Wasser in den Spalt und somit auch eine Rostbildung an dieser Stelle vermieden.

Die Haltbarkeit der Verbundlenker-Hinterachse kann noch weiter gesteigert werden, wenn das Rohrteil alleine oder zusammen mit dem Längslenker und/oder der Querstrebe mit einem Korrosionsschutzmittel bearbeitet bzw. beschichtet ist. Dazu eignen sich besonders an sich bekannte Be­ schichtungen aus Aluminium, Zink oder ähnlichem Material. Die Längslenker können auch zusammen mit den Rohrteilen alleine oder zusammen mit der Querstrebe mit einem Ober­ flächenschutz auf Kunststoffbasis versehen werden.

Bei der erfindungsgemäßen Verbundlenker-Hinterachse kön­ nen noch weitere die Achsbewegungen bestimmende Bauele­ mente, wie beispielsweise Stoßdämpfer, am Längslenker an­ gelenkt, abgestützt oder befestigt werden, wenn im Längs­ lenker mindestens ein weiteres Rohrteil eingeklebt ist, welches endseitig eine Aufnahme für zusätzliche Bauele­ mente aufweist.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt teilweise schematisch in

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfin­ dungsgemäßen Verbundlenker-Hinterachse, bei der die radtragenden Längslenker mit­ tels einer biegesteifen, aber torsionswei­ chen Querstrebe miteinander verbunden sind;

Fig. 2 eine Ansicht eines Längslenkers nach Fig. 1, welcher aus Leichtmetall besteht und ein eingeklebtes Rohrteil zum Verschweißen mit der Querstrebe aufweist;

Fig. 3 einen Schnitt gemäß Linie B-B in Fig. 2.

Die in Fig. 1 teilweise dargestellte Verbundlenker-Hin­ terachse 1 besteht im wesentlichen aus zwei radführenden Längslenkern 2 und einer die beiden Längslenker 2 verbin­ denden Querstrebe 3. Die Längslenker 2 sind aus einer Aluminiumlegierung gebildet und am jeweiligen vorderen Ende mit jeweils einem Lagerauge 5 am nicht dargestellten Fahrzeugaufbau elastisch angelenkt. Mit 6 sind die Stoß­ dämpfer und mit 7 die Federn bezeichnet, die zwischen den Längslenkern 2 und dem Fahrzeugaufbau angeordnet sind. Am rückwärtigen Ende der Längslenker 2 sind Aufnahmen 8 zur Verbindung mit jeweils einem nicht dargestellten Radträ­ ger zur Lagerung eines Fahrzeugrades vorgesehen.

Die Querstrebe 3 besteht aus einem Rohrprofil, das in seinem mittleren Bereich zu einem biegesteifen, aber tor­ sionsweichen Querschnitt und an seinen beiden Enden zu jeweils einem torsionssteifen kreisförmigen Querschnitt verformt ist. An ihren Enden ist die Querstrebe 3 mit je­ weils einem Rohrteil 9 aus Stahlwerkstoff verschweißt, welches wie in Fig. 2 und 3 verdeutlicht, in den jeweili­ gen Längslenker 2 eingeklebt ist. Dazu ist das Rohrteil 9 im zum Einkleben vorgesehenen Bereich 12 hohlzylindrisch ausgebildet, lediglich am von der Schweißstelle 10 ent­ fernten Ende sind vier nach innen gerichtete Einprägungen 14 vorgesehen. Der Durchmesser und die Wandstärke des Rohrteils 9 im Bereich der Schweißstelle 10 ist dabei durch gleichmäßige Verformung an den Durchmesser und die Wandstärke der Querstrebe 3 in diesem Bereich angepaßt.

Am Längslenker 2 ist zur Aufnahme des Rohrteils 9 eine zylindrische Ausnehmung 4 vorgesehen, welche tassenförmig ausgebildet ist und einen Anschlag 13 zum Positionieren des Rohrteils 9 aufweist. Der Anschlag 13 ist dabei als eine den Längslenker 2 versteifende Wandung 15 ausgebil­ det. Zur Herstellung der Verbindung mit dem Rohrteil 9 wird der hohlzylindrische Bereich des Rohrteils 9 bei Raumtemperatur mit einem Klebstoff, beispielsweise Loctite, beschichtet und in die zylindrische Ausnehmung 4 des Längslenkers 2, welcher auf eine Temperatur von ca. 100°-140° erwärmt ist, bis zum Anschlag 13 eingeführt. Nach vollständigem Aushärten des Klebstoffes ist das Rohrteil 9 unlösbar mit dem Längslenker 2 verbunden.

Zur Vermeidung einer Rostbildung sind die Rohrteile 9 mit einer Beschichtung aus Aluminium versehen. Nach dem Ein­ kleben der Rohrteile 9 in die Längslenker 2 und dem Ver­ schweißen mit der Querstrebe 3 wird an den Längslenkern 2, den Rohrteilen 9 und der Querstrebe 3 zusätzlich ein Oberflächenschutz auf Kunststoffbasis durchgeführt. Der jeweilige kreisförmige Spalt 16 zwischen dem Rohrteil 9 und dem Längslenker 2 vor dem eingeklebten Bereich 12 wird dabei zum Korrosionsschutz ringsum mit einem dich­ tenden Medium ausgefüllt.

Claims (18)

1. Verbundlenker-Hinterachse für Kraftfahrzeuge mit zwei radtragenden, schwenkbar am Aufbau angelenkten starren Längslenkern, welche zumindest um eine quer zur Fahrtrichtung angeordnete Schwenkachse schwin­ gen, und einer zwischen den Längslenkern parallel und beabstandet zur Schwenkachse angeordneten biege­ steifen, aber torsionsweichen Querstrebe, deren En­ den mit den Längslenkern winkelsteif verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Längslenker (2) aus Leichtmetall gegossen bzw. geformt sind, wobei die jeweiligen Enden der Querstrebe (3) mit den Längs­ lenkern (2) durch Kleben verbunden sind.

2. Verbundlenker-Hinterachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am jeweiligen Ende der Querstre­ be (3) ein hohlzylindrisch ausgebildeter Bereich vorgesehen ist und die jeweiligen Längslenker (2) zur Aufnahme dieses Bereiches jeweils eine zylindri­ sche Ausnehmung (4) aufweisen.

3. Verbundlenker-Hinterachse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am jeweiligen Längslen­ ker (2) oder am jeweiligen Ende der Querstrebe (3) ein Anschlag (13) zum axialen Fixieren der beiden Teile zueinander vorgesehen ist.

4. Verbundlenker-Hinterachse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am jeweiligen En­ de der Querstrebe (3) zumindest bereichsweise nach innen gerichtete Abrundungen oder Einprägungen (14) vorgesehen sind.

5. Verbundlenker-Hinterachse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstrebe (3) am jeweiligen Ende mit zumindest bereichsweise nicht konstanten Wandstärken und/oder Durchmessern ausgebildet ist, wobei sich alle Wandstärken­ und/oder Durchmesserveränderungen durch homogene bzw. fließende Übergänge auszeichnen.

6. Verbundlenker-Hinterachse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des hohlzylindrischen Bereiches und/oder die Innen­ fläche der zylindrischen Ausnehmung (4) durch eine mechanische Bearbeitung, beispielsweise Aufrauhung, vergrößert ist.

7. Verbundlenker-Hinterachse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige hohlzylindrische Bereich an einem mit der Querstrebe (3) verschweißten Rohrteil (9) vorgesehen ist.

8. Verbundlenker-Hinterachse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser und/oder die Wandstärke des Rohrteils (9) im hohlzylindrischen Bereich im Vergleich zum Durchmesser und zur Wand­ stärke im Bereich der Schweißstelle (10) durch gleichmäßige bzw. fließende Verformung vergrößert ausgebildet sind.

9. Verbundlenker-Hinterachse nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser und/oder die Wandstärken von Rohrteil (9) und Querstrebe (3) an der Schweißstelle (10) jeweils etwa gleich ausge­ bildet sind.

10. Verbundlenker-Hinterachse nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt im Bereich der das Rohrteil (9) und die Querstrebe (3) verbindenden Schweißstelle (10) eine rotations­ symmetrische Form aufweist.

11. Verbundlenker-Hinterachse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Längslenker (2) aus einer Aluminium- und/oder Magnesiumlegierung und die eingeklebte Querstrebe (3) bzw. das einge­ klebte Rohrteil (9) aus einem Stahl- oder Gußwerk­ stoff gebildet sind.

12. Verbundlenker-Hinterachse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Längslenker (2) nach dem Thixoforming-Verfahren hergestellt sind.

13. Verbundlenker-Hinterachse nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige hohlzylindrische Bereich zusätzlich zur Klebeverbin­ dung noch kraftschlüssig mit den Längslenkern (2) verbunden ist.

14. Verbundlenker-Hinterachse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die kraftschlüssige Verbindung durch Schrumpfen der erwärmten Längslenker (2) und/oder durch Ausdehnung des abgekühlten hohlzylin­ drischen Bereiches gebildet ist.

15. Verbundlenker-Hinterachse nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur kraftschlüssigen Verbindung der Durchmesser des jeweiligen hohlzylin­ drischen Bereiches der Querstrebe (3) gleich oder geringfügig größer als der Durchmesser der Ausneh­ mung (4) am jeweiligen Längslenker (2) gestaltet ist, so daß sich das für das Zusammenfügen notwen­ dige Fügespiel zwischen dem mit Klebstoff beschich­ teten hohlzylindrischen Bereich und dem Längslenker durch Erwärmen der Längslenker (2) und/oder Abküh­ lung des hohlzylindrischen Bereiches einstellt.

16. Verbundlenker-Hinterachse nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Längslenker (2) zum Verbinden mit einem die Achsbewegungen be­ stimmenden Bauelement wie Schenkel, Lenker, Stoß­ dämpfer (6) oder Feder (7) mindestens ein weiteres Rohrteil (9) eingeklebt ist.

17. Verbundlenker-Hinterachse nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß nur der hohlzy­ lindrische Bereich oder der hohlzylindrische Bereich zusammen mit der Querstrebe (3) und/oder den Längs­ lenkern (2) mit einem Korrosionsschutzmittel bear­ beitet bzw. beschichtet ist.

18. Verbundlenker-Hinterachse nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der vor dem ein­ geklebten Bereich (12) befindliche kreisförmige Spalt (16) zwischen der Querstrebe (3) bzw. dem Rohrteil (9) und dem Längslenker (2) ringsum durch ein Abdicht- bzw. Korrosionsschutzmittel ausgefüllt oder abgedichtet ist.