DE19653959C1 - Querträger und Verfahren zum Herstellen eines Querträgers - Google Patents

Querträger und Verfahren zum Herstellen eines Querträgers

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Description

Die Erfindung betrifft einerseits einen Querträger als mindestens mittelbarer Bestandteil einer Verbundlenker­ achse und andererseits ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Querträgers.
Durch die EP 0 229 576 B1 ist eine aus einem Rohr herge­ stellte Verbundlenkerachse bekannt, deren radführenden Längslenker parallel zueinander verlaufen und unverformt rohrförmig sind. Der die Längslenker verbindende biege­ steife, aber torsionsweiche Querträger weist bis auf die ebenfalls kreisrunden rohrförmigen Enden einen L-, V-, T-, U-, X- oder H-förmigen Querschnitt auf.
Der Einsatz einer derartigen Verbundlenkerachse in der Praxis ist bislang an der geforderten Lebensdauer ge­ scheitert. Ursache für das Nichterreichen einer befriedi­ genden Lebensdauer ist bei U- und V-förmigen Querträgern die hohe Belastung in den Übergangsbereichen zwischen den verformten und den nicht verformten Längenabschnitten, so daß es hier bei einer Dauerbelastung zu einem vorzeitigen Ausfall kommt. Demgegenüber zeigen X- oder Y-artig ver­ formte Querträger zwar eine höhere Lebensdauer, da deren Schubmittelpunkt mit dem Schwerpunkt des Querträgers zu­ sammenfällt. Nachteilig ist bei diesen Querschnitten je­ doch die eingeschränkte Variationsmöglichkeit der Biege­ steifigkeit in Bezug auf Gewicht und Positionierung des für die Fahreigenschaften verantwortlichen Schubmittel­ punkts des Querträgers.
Im Umfang der DE 27 35 939 B1 ist ein Achsverbund für Kraftfahrzeuge bekannt, bei welchem zwei rohrförmige Längslenker durch eine V-förmige Querstrebe winkelsteif miteinander verbunden sind. Die Querstrebe ist einlagig gestaltet und besitzt über ihre gesamte Länge den V-för­ migen Querschnitt. In den Übergangsbereichen von der Querstrebe auf die Längslenker sind gesondert herge­ stellte schuhförmige Knotenbleche mit der Querstrebe und den Längslenkern verschweißt. Die Querstrebe besitzt vor den ihrer vertikalen Mittelquerebene zugewandten Stirn­ seiten der Knotenbleche in ihrem Scheitelbereich einge­ prägte Sicken.
Um die hochspannungsbelasteten Übergangsbereiche zwischen verformten und nicht verformten Längenabschnitten eines Querträgers einer Verbundlenkerachse so zu gestalten, daß die auftretenden Spannungen über den gesamten Profilbe­ reich gleichmäßig verteilt werden, ist es im Rahmen der älteren, jedoch nicht vorveröffentlichten EP 0 752 332 A1 bekannt, bei einem Querlenker, der kreisrunde rohrförmige Endabschnitte und im mittleren Längenbereich durch spanlose Umformung einen doppelwandi­ gen U-förmig gemuldeten Torsionsabschnitt aufweist, wobei die Zwischenabschnitte zwischen den Endabschnitten und dem Torsionsabschnitt kontinuierlich vom kreisrunden zum U-förmigen Querschnitt übergehen, eine solche Ausbildung vorzusehen, daß der Querträger endseitig des U-förmigen Torsionsabschnitts an dem bogenförmig ausgebildeten Steg mit nach innen oder nach außen gerichteten, abgerundete Ränder aufweisenden Verprägungen versehen ist.
Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, den nicht vorveröffentlichten älteren Querträger derart weiterzubilden, daß er eine höhere Le­ bensdauer bei vergrößerter freier Länge des Torsionsab­ schnitts aufweist.
Zu diesem Zweck sieht die Erfindung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gegenständlich vor, an den Übergängen von den Endabschnitten auf die Zwischenabschnitte dem Tor­ sionsabschnitt frontal zugewandte, sich weitgehend radial zur Längsachse erstreckende, aus den Muldenböden der Zwi­ schenabschnitte heraus geformte Querstege vorzusehen.
Durch die axiale Herausformung der Querstege aus den Mul­ denböden der Zwischenabschnitte an den Übergängen von den kreisrunden Endabschnitten auf die Zwischenabschnitte werden jetzt quasi nasenartige Versteifungen des Querträ­ gers dahingehend erzielt, daß die bei den gängigen Achs­ belastungen auftretenden Relativbewegungen zwischen den beiden U- oder V-förmig gemuldeten Muldenwänden, insbesondere aber die in den Zwischenabschnitten auftre­ tenden Biegebeanspruchungen, erheblich reduziert werden. Ferner werden durch die Querstege radial steil abfallende Konturen quer zum Profilverlauf erzeugt. Diese sind mit dem Vorteil verbunden, daß die Zwischenabschnitte zwi­ schen den Endabschnitten und dem Torsionsabschnitt kürzer als bei der älteren, nicht vorveröffentlichten Bauart gestaltet werden können, wodurch die wirksame Länge des Torsionsabschnitts vergrößert werden kann. Hiermit ist wiederum eine Verringerung der Rollrate des Querträgers verbunden. Auch können die Verprägungen in den Übergangsbereichen vom Torsionsabschnitt auf die Zwi­ schenabschnitte weitgehend verlagert werden, ohne daß die Anschlußkonturen verändert werden müssen. Somit bietet die Erfindung eine größere Variabilität in der Rollraten­ einstellung.
Schließlich kann durch die Querstege der bei der Herstel­ lung der Verprägungen durch das Rücksprungverhalten des Materials zwischen den Muldenwänden gebildete Luftspalt deutlich, und zwar um 50% bis 70% reduziert werden. Da­ mit wird die gegenseitige Verriegelung der Verprägungen erheblich verbessert.
Die Verprägungen können sich in Quer- oder in Längsrich­ tung des Querträgers erstrecken. Desweiteren können diese Verprägungen nach innen oder nach außen gerichtet sein und insbesondere abgerundete Ränder aufweisen.
Der Querträger kann einen einstückigen Bestandteil einer Verbundlenkerachse bilden oder mit getrennt hergestellten radführenden Längslenkern, insbesondere durch Schweißung, verbunden sein.
Insgesamt kann hinsichtlich der erfindungsgemäßen gegen­ ständlichen Ausgestaltung gesagt werden, daß ein derarti­ ger Querträger eine höhere Lebensdauer aufweist. Deswei­ teren können bei höherer Wiederholgenauigkeit die defi­ nierten Längen der Zwischenabschnitte besser eingestellt werden. Schließlich ergibt sich die Möglichkeit der Va­ riabilität in der Verringerung der Wirklänge der Zwi­ schenabschnitte, wodurch die freie Torsionslänge des Tor­ sionsabschnitts freier einstellbar wird.
Was die Lösung des verfahrensmäßigen Teils der Aufgabe anlangt, so besteht diese in den Merkmalen des Anspruchs 2. Die Herstellung der Querstege wird insbesondere durch Dorne bewirkt. Nach dem Herstellen des U- oder V-förmig gemuldeten Torsionsabschnitts zwischen den kreisrunden Endabschnitten haben auch die Zwischenabschnitte zunächst über ihre gesamte Erstreckung eine gemuldete Struktur. Durch in axialer Richtung in die Endabschnitte einge­ führte Dorne werden an den Übergängen von den Endab­ schnitten auf die Zwischenabschnitte die Querstege aus den Muldenböden planar herausgedrückt und auf diese Weise die steil abfallenden nasenartigen Konturen der Querstege rechtwinklig zum Profilverlauf geschaffen.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeich­ nungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläu­ tert. Es zeigen:
Fig. 1 im horizontalen Längsschnitt einen Querträger für eine Verbundlenkerachse;
Fig. 2 einen vertikalen Querschnitt durch die Dar­ stellung der Fig. 1 entlang der Linie II-II;
Fig. 3 einen vertikalen Querschnitt durch die Dar­ stellung der Fig. 1 entlang der Linie III-III;
Fig. 4 einen vertikalen Querschnitt durch die Dar­ stellung der Fig. 1 entlang der Linie IV-IV und
Fig. 5 einen vertikalen Querschnitt durch die Dar­ stellung der Fig. 1 entlang der Linie V-V.
In der Fig. 1 ist mit 1 ein Querträger für eine anson­ sten nicht näher veranschaulichte Verbundlenkerachse eines Personenkraftwagens bezeichnet.
Der Querträger 1 ist aus einem ursprünglich kreisrunden Rohr hergestellt, dessen Querschnitt in den Endabschnit­ ten 2 über die Länge a aufrechterhalten ist (Fig. 1 und 5).
Der kreisrunde Querschnitt geht in den Zwischenabschnit­ ten 3 mit der Länge b (Fig. 1 und 4) durch spanlose Umformung kontinuierlich in einen U-förmig gemuldeten doppelwandigen Querschnitt über, der sich über den mitt­ leren Torsionsabschnitt 4 des Querträgers 1 mit der Länge c erstreckt (Fig. 1 und 2). Die Länge c ist deutlich größer als die Längen a und b. Der kontinuierliche Über­ gang vom kreisrunden Querschnitt in den Endabschnitten 2 auf den gemuldeten Querschnitt im Torsionsabschnitt 4 ist deutlich anhand der Fig. 2 bis 5 erkennbar.
Der Querträger 1 ist in der Fig. 1 in der Einbaulage in einem Personenkraftwagen dargestellt. Folglich erstrecken sich die doppelwandigen Schenkel 5 des Torsionsabschnitts 4 (Fig. 2) vom bogenförmigen Steg 6 aus bezüglich der durch die Längsachse LA verlaufenden horizontalen Mittel­ längsebene MLE leicht divergierend in Fahrtrichtung FR.
Wie die Fig. 1 und 3 ferner erkennen lassen, ist der Querträger 1 in den Übergangsbereichen von dem Torsions­ abschnitt 4 auf die Zwischenabschnitte 3 mit sickenarti­ gen Verprägungen 7 versehen. Diese in beiden Muldenwänden 8, 9 ausgeformten Verprägungen 7 weisen ihre größte Tiefe am in der horizontalen Mittellängsebene MLE liegenden Scheitel S des Torsionsabschnitts 4 auf. Sie fassen zen­ trierend ineinander.
Beim Ausführungsbeispiel sind die Verprägungen 7 gegen die Fahrtrichtung FR ausgeformt.
Während im Torsionsabschnitt 4 die Muldenwände 8, 9 bis auf die endseitigen Biegeradien 10 (Fig. 2) eng aneinan­ derliegen, wächst ihr Abstand vom Torsionsabschnitt 4 in Richtung auf die Endabschnitte 2 (Fig. 2 bis 5).
Wie die Fig. 1 darüberhinaus zeigt, sind an den Übergän­ gen von den Endabschnitten 2 auf die Zwischenabschnitte 3 frontal dem Torsionsabschnitt 4 zugewandte, sich weitge­ hend radial zur Längsachse LA erstreckende, aus den Muldenböden 11 der Muldenwand 8 der Zwischenabschnitte 3 herausgeformte Querstege 12 vorgesehen (Fig. 1 und 4). Diese Querstege 12 werden dadurch erzeugt, daß nach dem Mulden eines rohrförmigen Hohlprofils in die Endab­ schnitte 2 nicht näher dargestellte Dorne eingefahren und mit Hilfe der Dorne dann die Querstege 12 axial aus den Muldenböden 11 ausgeformt werden.
Die Gestaltung des Querträgers 1 in diesem Bereich vor dem Kalibrieren mit Hilfe der Dorne ist in der Fig. 1 in unterbrochener Linienführung 13 veranschaulicht. Durch das axiale Ausformen der mit den Linienführungen 13 bezeichneten Bereiche werden letztlich Versteifungsnasen 14 an den Querstegen 12 erzeugt. Die Wirkrichtung der Dorne ist mit den Pfeilen 15 veranschaulicht.
Bezugszeichenliste
 1 Querträger
 2 Endabschnitte v. 1
 3 Zwischenabschnitte v. 1
 4 Torsionsabschnitt v. 1
 5 Schenkel v. 4
 6 Steg v. 4
 7 Verprägungen in 8, 9
 8 Muldenwand
 9 Muldenwand
10 Biegeradien
11 Muldenböden
12 Querstege
13 unterbrochene Linienführung
14 Versteifungsnasen
15 Pfeile
a Länge v. 2
b Länge v. 3
c Länge v. 4
FR Fahrtrichtung
LA Längsachse v. 1
MLE Mittellängsebene
S Scheitel v. 4

Claims (2)

1. Querträger als mindestens mittelbarer Bestandteil einer Verbundlenkerachse, der über einen wesentlichen Teil seiner Länge einen durch spanloses Umformen eines rohrförmigen Hohlprofils im Querschnitt U- oder V-förmig gemuldeten Torsionsabschnitt (4) und im Querschnitt kreisrunde Endabschnitte (2) mit sich von den Endabschnitten (2) zum Torsionsabschnitt (4) im Querschnitt kontinuierlich verändernden Zwischenab­ schnitten (3) umfaßt, wobei die Muldenwände (8, 9) in den Übergangsbereichen vom Torsionsabschnitt (4) auf die Zwischenabschnitte (3) quer gerichtete, ineinan­ der greifende Verprägungen (7) im Muldentiefsten auf­ weisen und an den Übergängen von den Endabschnitten (2) auf die Zwischenabschnitte (3) dem Torsionsab­ schnitt (4) frontal zugewandte, sich weitgehend ra­ dial zur Längsachse (LA) erstreckende, aus den Mul­ denböden (11) der Zwischenabschnitte (3) axial her­ ausgeformte Querstege (12) vorgesehen sind.
2. Verfahren zum Herstellen eines Querträgers gemäß An­ spruch 1, bei welchem ein gestrecktes rohrförmiges Hohlprofil über den wesentlichen Teil seiner Länge zu einem im Querschnitt U- oder V-förmig gemuldeten Tor­ sionsabschnitt (4) spanlos umgeformt wird, die Endab­ schnitte (2) des Hohlprofils im Querschnitt kreisrund gestaltet und im Muldentiefsten der Muldenwände (8, 9) der Übergangsbereiche vom Torsionsabschnitt (4) auf diesen mit den Endabschnitten (2) verbindende Zwischenabschnitte (3) quer gerichtete, ineinander greifende Verprägungen (7) vorgenommen werden, worauf an den Übergängen von den Endabschnitten (2) auf die Zwischenabschnitte (3) dem Torsionsabschnitt (4) frontal zugewandte, sich weitgehend radial er­ streckende Querstege (12) aus den Muldenböden (11) der Zwischenabschnitte (3) axial herausgeformt wer­ den.
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