DE1962276B2 - Torsionsachse fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Torsionsachse für Kraftfahrzeuge der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Bei einer bekannten Torsionsachse dieser Art wird als querliegendes Achsteil ein geschlitztes Rohr benutzt, dessen Enden mit angeschweißten Trägerteilen versehen sind. Dieses Achsteil ist beim Ein- und Ausfedern der Fahrzeugräder (z. B. Rollen des Fahrzeuges) zwangsweise einer bestimmten Verdrehung unterworfen, bei der seine Endquerschnitte (z. B. die Stirnflächen) derart verschoben (Querschnittsverwölbungen) werden, daß es unmöglich ist, noch eine Ebene durch beziehungsweise an die Stirnfläche zu legen. Dies gilt auch, wenn das Achsteil als U-Profil oder als Hut-Profil ausgebildet ist. Wenn nun an einem solchen geschlitzten Rohr oder U-Profileisen in Höhe seiner Endquerschnitte zum Beispiel plattenförmige Trägerteile angeschweißt werden sollen— und zwar über den gesamten Endquerschnitt— dann würden aufgrund der dadurch bedingten Wölbbehinderung an den Schweißstellen sehr hohe Spannungen auftreten, die zur Zerstörung derselben führen könnten. Man behalf sich daher bisher t,o dadurch, daß das Trägerteil am geschlitzten Rohr nur auf einer relativ kurzen Umfangslinie, nämlich an dem dem Schlitz gegenüberliegenden Rückenteil, angeschweißt wurde. Dadurch wurde den Rohrenden w viel Bewegungsfreiheit gegeben, daß die Spannungen an den ^ Schweißstellen niedrig gehalten wurden. Da das drehweiche Achsteil hierbei nur kurz und ungünstig gefaßt wurde, konnte diese konstruktive Maßnahme

insgesamt nicht befriedigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Torsionsachse der eingangs genannten Art so auszubilden, daß einerseits zwischen dem drehelastischen Achsteil und den daran befestigten Trägerteilen eine möglichst feste Schweißverbindung hergestellt ist und andererseits die Spannungen an den Schweißstellen niedrig gehalten werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Es wird also gezielt ein Profil ausgewählt, bei dem die Endquerschnitte bei Verdrehbeanspruchungen des Achsteils trotz auftretender Verwölbung zumindest annähernd immer in einer Ebene bleiben, und es wird zumindest annähernd über den gesamten Endquerschnitt des Profileisens eine Schweißnaht gelegt.

An sich ist es bekannt. Profileisen der vorgeschlagenen Art auch als Achsleil für Torsionsachsen zu verwenden (z. B. FR-PS 7 76 562, FR-PS 8 67 698). Bei einer bekannten Torsionsachse (FR-PS 7 76 562) kann das querliegende Achsteil u. a. aus einem Kreuzprofileisen mit abgewinkelten Flanschen bestehen. Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist hierbei nicht angesprochen, offensichtlich ist die Verbindung zwischen dem Achsteil und den daran befestigten Trägerteilen beziehungsweise Längsarmen in üblicher Weise durch Schraubverbindungen ausgeführt worden. Bei einer anderen bekannten Torsionsachse (FR-PS 8 67 698) ist als Achsteil ein L-förmiges Winkelprofil vorgesehen. Die Art der Verbindung zwischen dem Achsteil und den daran angeschlossenen Längsarmen ist in der schematischen Zeichnung dieser Patentschrift nicht weiter dargestellt. Offensichtlich ist auch diese Verbindung wie üblich als Schraubverbindung o.a. ausgeführt.

Die Trägerteile oder die Längsarme mittels einer sich zumindest annähernd über den gesainten Endquerschnitt des Achsteils erstreckenden Schweißnaht am Achsteil anzuschweißen, ist an sich ebenfalls bereits bekannt. In der US-PS 30 71 366 (F i g. 18-23) sind die Längsarme einer Torsionsachse mittels einer umlaufenden Schweißnaht am als geschlitztes Rohr ausgeführten Achsteil befestigt. Diese Schweißverbindung ist jedoch nur möglich geworden, weil die am geschlitzten Rohr angeschweißten Teile sehr dünn ausgebildet und ebenfalls mit einem Schlitz versehen sind, so daß sie sich beim Tordieren des Achsteils so verformen, daß die Verwölbung der Endquerschnitte des Achsteils nicht behindert wird. Da sich die am geschlitzten Rohr angeschweißten Teile beim Verdrehen des Achsteils verformen, halten sich die bei den maximalen Verdrehwinkeln auftretenden Spannungen an den Schweißstellen in Grenzen. Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem tritt bei dieser bekannten Torsionsachse nicht auf.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles werden die Erfindung und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung erläutert, wobei in schematischer Darstellung in

F i g. 1 die angetriebene Hinterachse eines Kraftfahrzeuges und in

F i g. 2 eine spezielle Ausführungsform der Befestigungsmöglichkeit am Wagenaufbau gezeigt ist.

Die Torsionsachse 11 besteht im wesentlichen aus einem querliegenden, biegesteifen und drehelastischen Achsteil 13 und aus zwei im Abstand parallel zueinander angeordneten, biegesteif und drehelastisch ausgebildeten Längsarmen 14 und 15, die am Achsteil 13

angeschweißt sind. An den freien Stirnflächen 22 und 23 des Achsteiles 13 sind Trägerteile 16 und 17 angeschweißt, welche die Radzapfen 24 und 25 der Räder 12 tragen.

Als drehelastisches Achsteil 13 ist ein Profileisen verwendet, dessen Querschnittsform derartig ausgestaltet ist, daß auch bei Verdrehbeanspruchungen durch beziehungsweise an die Endquerschnitte (z. B. Stirnflächen 22 und 23) eine Ebene gelegt werden kann. Im Ausführungsbeispiel weist das gewählte Profileisen eine L-förmige Querschnittsform auf. Verwendet werden können auch Kreuzprofileisen oder V- oder T-förmige Profiieisen, denn auch bei diesen Profilen werden die Endquerschnitte (z. B. Stirnflächen) beim Verdrehen lediglich so verschoben, daß durch beziehungsweise an die Endquerschnitte eine Ebene gelegt werden kann. Obgleich die plattenförmigen Tragende 16 und 17 mittels einer sich zumindest annähernd über den gesamten Endquerschnitt des Profileisens sich erstrekkenden Schweißnaht am Profileisen angeschweißt sind, steigen die Spannungen an diesen Schweißstellen daher nicht mehr so stark an, daß es beim Verdrehen zu Zerstörungen kommen kann. Um die Biegefestigkeit des Achsteiis 13 zu erhöhen, sind die Längskanten 18 und 19 des Achsteils 13 im Ausführungsbeispiel mit abgewinkelten Flanschen 20 und 21 versehen. Solche Flansche können auch bei Verwendung der vorerwähnten anderen Profilformen vorgesehen werden. Wicluig ist dabei jedoch, daß — wie in Fig. 1 erkennbar — die Enden dieser Flansche 20 und 21 frei bleiben und nicht am Trägerteil 16 bzw. 17 mitangeschwei'ßt werden. Die Enden der abgewinkelten Flansche 20 und 21 würden beim Verdrehen des Achsteils 13 nämiich so verschoben werden, daß durch die Endquerschnitte des Profils keine Ebene mehr gelegt werden könnte.

Die drc-helastischen Längsarme 14 und 15 der Torsionsachse 11 besitzen im Ausführungsbeispiel einen U-förmigen Querschnitt, der den Vorteil aufweist, daß sich eine gute Abstützung für senkrecht wirkende Federkräfte ergibt. Im Ausführungsbeispiel sind als Schraubenfedern ausgebildete Federungselemente 28 und 29 vorgesehen, die sich auf etwa senkrecht zur Federungsrichtung liegenden Flächen 30 und 31 der Längsarme 14 und 15 abstützen. Statt des gezeigten U-förmigen Querschnitts könnte für die Längsarme 14 ur.d 15 natürlich auch ein anderes Profil- beispielsweise eines der für das Achsteil 13 vorgeschlagenen Profile— verwendet werden. Sie müssen den Längsarmen 14 und 15 lediglich biegungssteife und drehelastische Eigenschaften verleihen. Durcn die starre Verbindung zwischen den biegungssteifen Längsarmen 14 und 15 und dem ebenfalls biegesteifen Achsteil 11 zu einer drehelastischen Einheit ergibt sich für die Torsionsachse 11 eine exakte Seitenführung, ohne daß zusätzliche Mittel —wie zum Beispiel ein Pannhardstab — zur Abstützung der Seitenkräfte erforderlich sind.

Für die Anlenkung der freien Enden der Längsarme 14 und 15 am nicht weiter dargestellten Fahrzeugaufbau sind die senkrecht verlaufenden Flächen der Längsarme 14 und 15 am fahrzeugseitigen Ende mit Bohrungen 32 und 33 zur Aufnahme von Lagerzapfen o. ä. versehen. Die Seitenflächen der Längsarme 14 und 15 dienen hierbei als Widerlager.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, kann die Anlenkung der Längsarme 14 und 15 abweichend von der in Fig. 1 gezeigten Ausgestaltung auch so erfolgen, daß eine waagerecht verlaufende Fläche 30' im Bereich der freien Enden der Längsarme 14 und 15 als Widerlager dient und mit Lagerbohrungen 32' versehen wird.

Im Ausführungsbeispiel ist eine angetriebene Hinterachse dargestellt, wobei das mit 34 bezifferte Getriebe am nicht weiter gezeigten Fahrzeugaufbau befestigt sein kann. Die die Fahrzeugräder 12 antreibenden Doppelgelenkwellen sind mit 35 und 36 beziffert. Die erfindungsgemäße Torsionsachse ist jedoch nicht auf Heckantriebswagen beschränkt, sie kann auch bei Frontantriebswagen verwendet werden.

Die vorgeschlagene Torsionsachse stellt eine leichte Hinterachse mit exakter Seitenführung dar, die selbst bei sehr hohen Beanspruchungen im Fahrbetrieb von hoher Zuverlässigkeit ist und auch darüber hinaus aufgrund ihres einfachen Aufbaus fertigungstechnisch besonders günstig ist.

Schutz beansprucht wird nur für die Gesamtkornbination der Merkmale des Anspruchs 1.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Torsionsachse für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem im Bereich der Radmittenquerebcne verlaufenden, drehelastischen Achsteil und an diesem im Abstand parallel zueinander angeordneten, biegungssteif und drehelastisch ausgebildeten Längsarmen sowie in Höhe seiner radseitigen Endquerschnitie befestigten Trägerteilen, dadurch gekennzeichnet, daß als drehelastischer Achsteil (13) ein Profileisen verwendet ist, dessen Querschnittsform derartig ausgestaltet ist, daß auch bei Verdrehbeair;pruchung durch bzw. an die Endquerschnitte (z. B. Stirnflächen 22 und 23) eine Ebene gelegt werden kann, und daß die Trägerteile (16 und 17) mittels einer sich zumindest annähernd über den gesamten Endquerschnitt des Profileisens erstreckenden Schweißnaht am Profileisen angeschweißt sind.

2. Torsionsachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Achsteil (13) aus einem L- oder V-förmigen Winkelprofileisen besteht.

3. Torsionsachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Achsteil (13) aus einem T-förmigen Profileisen besteht.

4. Torsionsachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Achsteil (13) aus einem Kreuzprofileisen besteht.

5. Torsionsachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längskanten (19 und 18) der Profileisen mit abgewinkelten, an ihren Enden bezüglich der Trägerteile (16 und 17) frei bleibenden Flanschen (20 und 21) versehen sind. J5