DE19722942A1 - Fahrwerksabschnitt mit einem steifen Bauteil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrwerksabschnitt mit einem stei­ fen Bauteil, insbesondere einem Lagerbock aus Aluminium, das an wenigstens einer Schweißanbindungsstelle mit wenigstens einem Tragteil verbunden ist und einen Anlenkungspunkt aufweist, an dem eine Kraft in das steife Bauteil einleitbar ist.

Ein derartiger Fahrwerksabschnitt ist allgemein bekannt. Dabei ist ein als steifes Bauteil dienender Lagerbock für Radführungs­ lenker aus Aluminium hergestellt und über eine Schweißnaht an einem entsprechenden Tragteil der Karosserie festgelegt. Bei ei­ ner schlagartigen Krafteinleitung, insbesondere durch eine Auf­ prallbelastung, besteht die Gefahr, daß der Lagerbock im Bereich der Schweißanbindungsstelle abgerissen wird.

Es ist ferner aus der DE-GM 72 15 060 bekannt, einen Längslenker einer Hinterachse eines Kraftfahrzeuges mit einer Kraftbegren­ zungseinrichtung zu versehen, die einen auf den Längslenker ein­ geleiteten Kraftstoß in eine gezielte plastische Verformung min­ destens eines Teils des Längslenkers umsetzt, um so die einge­ leitete Aufprallenergie wenigstens teilweise abbauen zu können.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Fahrwerksabschnitt der ein­ gangs genannten Art zu schaffen, bei dem mit einfachen Mitteln eine verbesserte Verbindung zwischen dem steifen Bauteil und dem Tragteil erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kenn­ zeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Durch die erfindungs­ gemäße Lösung wird wenigstens eine Schweißanbindungsstelle auf Druck und die wenigstens eine andere Schweißanbindungsstelle auf Zug belastet, wodurch wesentlich höhere Belastungen aufgenommen werden können, ohne daß ein Abreißen des steifen Bauteils er­ folgt. Vorteilhaft liegt dabei die wenigstens eine Schweißanbin­ dungsstelle in Krafteinleitungsrichtung vor dem Anlenkungspunkt und wenigstens eine weitere Schweißanbindungsstelle liegt in Krafteinleitungsrichtung hinter dem Anlenkungspunkt. Je nach Ge­ staltung der Schweißanbindungsstellen ist es jedoch erfindungs­ gemäß auch möglich, daß beide Schweißanbindungsstellen - in Krafteinleitungsrichtung gesehen - hinter dem Anlenkungspunkt liegen und dennoch die Belastung einer Schweißanbindungsstelle auf Druck und der anderen auf Zug gegeben ist.

Durch eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 2 wird eine weiter verbesserte Anbindung des Bauteils an das zugehörige Tragteil erreicht.

Durch die Merkmale des Anspruchs 3 wird gewährleistet, daß Auf­ prallbelastungen lediglich in definierter Krafteinleitungsrich­ tung in das steife Bauteil und damit in das wenigstens eine Tragteil eingeleitet werden.

Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 4 wird eine Begrenzung der vom steifen Bauteil in das wenigstens eine Tragteil eingeleite­ ten Aufprallbelastungen erzielt.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 6 wird das deformierbare Zusatzteil im Falle einer crashbedingten Krafteinleitung plastisch verformt, wodurch eine weitere Umset­ zung von Stoßenergie in Formänderungsarbeit und Reibungswärme erzielt wird.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 7 wird das Langloch plastisch verformt, wodurch Stoßenergie in Formänderungsarbeit und Reibungswärme umgesetzt wird. Hierdurch wird auf besonders einfache Weise eine Reduzierung der Spitzen­ belastung auf die Schweißanbindungsstellen im Fall einer crash­ bedingten Krafteinleitung auf das steife Bauteil erzielt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der be­ vorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnun­ gen dargestellt sind.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines erfindungs­ gemäßen Fahrwerksabschnitts mit einem steifen Hinter­ achsquerträger, der an zwei Stehlen mit zwei Fahrwerk­ längsträgern verschweißt ist,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines Anlenkungspunktes des stei­ fen Hinterachsquerträgers längs der Schnittlinie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Teils des steifen Hinterachsquerträgers, wobei an dem Anlenkungspunkt ein mit einem Langloch versehener Querlenker angebunden ist, der in seiner normalen Sollposition dargestellt ist,

Fig. 4 eine Ansicht des steifen Hinterachsquerträgers ein­ schließlich Querlenker gemäß Fig. 3, wobei der Querlenker infolge einer crashbedingten Krafteinleitung verschoben dargestellt ist,

Fig. 5 eine Detaildarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Langlochs eines erfindungsgemäßen Querlenkers, wobei das Langloch teilweise eine geringere Breite aufweist, als ein dieses durchsetzendes Bolzenelement,

Fig. 6 eine Detaildarstellung eines Langlochs eines erfindungs­ gemäßen Querlenkers, wobei das Langloch sich konisch ver­ engend ausgestaltet ist,

Fig. 7 eine Detaildarstellung eines Langlochs eines erfindungs­ gemäßen Querlenkers, wobei in das Langloch ein deformier­ bares Zusatzteil eingebaut ist.

Ein erfindungsgemäßer Fahrwerksabschnitt eines Kraftfahrzeuges weist gemäß Fig. 1 zwei aus Aluminium hergestellte, als Tragtei­ le dienende Längsträger 1 und 2, sowie einen als steifes Bauteil dienender Hinterachsquerträger 3 aus Aluminium auf. Der steife Hinterachsquerträger 3 ist über jeweils eine Schweißverbindung 1' und 2' unlösbar mit den Längsträgern 1 und 2 verbunden. An einem Anlenkungspunkt 4 ist ein als Funktionsteil dienender Querlenker 6 aufgehängt, in den ein Kraftstoß in Richtung des Pfeiles 7 einleitbar ist, sobald eine seitliche Aufprallbela­ stung auf das Fahrzeug erfolgt. Der dargestellte Fahrwerksab­ schnitt ist symmetrisch aufgebaut, so daß an einem weiteren An­ lenkungspunkt 5 ein ebensolcher, nicht dargestellter Querlenker anbindbar ist. Die eine Schweißverbindung 1' ist in Krafteinlei­ tungsrichtung vor dem Anlenkungspunkt 4 und die andere Schweiß­ verbindung 2' in Krafteinleitungsrichtung hinter dem Anlenkungs­ punkt 4 angeordnet.

Bei Einleitung einer Stoßkraft in Richtung des Pfeiles 7 wird die in Krafteinleitungsrichtung in einem Bereich vor dem Anlen­ kungspunkt angeordnete Schweißverbindung 1' auf Zug belastet, während die in einem Bereich hinter dem Anlenkungspunkt 4 lie­ gende Schweißverbindung 2' auf Druck belastet wird. Durch die gewählte Anordnung wird die eingeleitete Kraft so auf die beiden Schweißverbindungen aufgeteilt, daß die Schweißverbindung 2' in­ folge ihrer höheren Festigkeit gegenüber der auftretenden Druck­ belastung einen Großteil der eingeleiteten Stoßenergie aufnimmt.

Dadurch, daß der steife Hinterachsquerträger 3 bezüglich der Krafteinleitungsrichtung gemäß Pfeil 7 formschlüssig auf dem Längsträger 2 abgestützt ist, wird erreicht, daß im Fall einer Krafteinleitung in Richtung des Pfeiles 7 ein Abreißen der Schweißverbindung 2' verhindert wird. Durch eine geeignete bie­ gesteife Ausführung des Hinterachsquerträgers in Form des darge­ stellten Kastenprofiles wird eine verbesserte Verstärkung der Verbindung zwischen dem Hinterachsquerträger und den Fahrwerks­ längsträgern erzielt. Durch eine solche Anordnung wird ein er­ findungsgemäßer Fahrwerksabschnitt in günstiger Weise sehr steif ausgeführt, wobei die Anordnung der Schweißanbindungsstellen so gewählt ist, daß ein Abreißen der Schweißverbindungen auch bei der Einleitung einer starken Stoßkraft vermieden werden kann.

In Fig. 2 ist ein Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Anlen­ kungspunkt 4 dargestellt. Dabei durchsetzt ein Schraubenbolzen 7 die Bohrung einer Buchse 8, die wiederum in eine Buchsenpackung 9, 10, 11 eingepaßt ist. Diese Anordnung ist in Krafteinlei­ tungsrichtung formschlüssig in den steifen Hinterachsquerträger 3 eingebaut. Senkrecht zur Krafteinleitungsrichtung hingegen ist eine axiale Verschiebbarkeit der Buchsen gegeneinander vorseh­ bar. Darüber hinaus ist die Buchse 9 als Feder-/Dämpferelement ausgeführt, wodurch sie in der Lage ist, eingeleitete Kräfte ab­ zufedern und zu dämpfen. Der gabelförmig auslaufende Querlenker 6, der im Bereich seiner Gabel eine Bohrung 6' aufweist, in der der Schraubenbolzen 7 geführt ist, umgreift die Buchse 8 und wird durch den Schraubenbolzen 7 mit Hilfe der Mutter 13 reib­ schlüssig auf die Buchse 8 gepreßt und somit fixiert.

Um bei der Einleitung einer über einem vorgebbaren Grenzwert liegenden Stoßkraft in Richtung des Pfeiles 7 eine definierte Verschiebung des Querlenkers gegenüber dem steifen Hinterachs­ querträger 3 zu ermöglichen, ist die Bohrung in der Gabel des Querlenkers 6 als Langloch 6', wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, ausgeführt. Das Langloch 6' weist die gleiche Breite wie der Schaft des Schraubenbolzens 7 auf, so daß ein Losreißen des Querlenkers 6 aus der in Fig. 3 gezeigten Sollposition haupt­ sächlich in Abhängigkeit von der Spannkraft der Verschraubung 7, 8, 13 erfolgt. Bei einer ausreichenden Krafteinwirkung in Rich­ tung des Pfeiles 7 löst sich somit der Querlenker 6 aus der in Fig. 3 gezeigten, durch die Wirkung von Haftreibungskräften fi­ xierten Position und gleitet bis in die in Fig. 4 gezeigte Ex­ tremlage. Dabei treten vorwiegend an den Oberflächen 6'' und 6''' erhebliche Gleitreibungseffekte auf. Sie bewirken eine Um­ wandlung von Stoßenergie in Reibungswärme, so daß, wenn der Querlenker 6 seine in Fig. 4 dargestellte Extremposition er­ reicht hat, ein Teil der eingeleiteten Stoßenergie bereits abge­ baut ist, bevor eine Krafteinleitung in den steifen Hinterachs­ querträger erfolgt. Dadurch wird eine Herabsetzung der Spitzen­ belastung auf die Schweißnähte 1' und 2' im Falle eines Crashs bewirkt, was wiederum dazu beiträgt, ein Abreißen der Schweiß­ verbindungen zu vermeiden.

Eine weitere Maßnahme zur Dämpfung eines in den Querlenker ein­ geleiteten Kraftstoßes kann eine entsprechende Formgebung des Langloches 6' sein. In Fig. 5 ist hierzu ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem ein Teil des Langloches eine konstante Breite aufweist, die geringer ist als diejenige des Schraubenbolzens 7. Bei diesem Ausführungsbeispiel führt eine Bewegung des Querlen­ kers 6 gegenüber den Schraubenbolzen 7 zu einer Aufweitung des Langlochs 6' und damit zu einer plastischen Verformung des Quer­ lenkers 6. Eine solche plastische Verformung des Querlenkers 6 ist beeinflußbar durch die Ausgestaltung von Form und Oberfläche des Langlochs 6'. Ein im Hinblick auf den Verlauf des Kraftan­ stieges bei einer Einleitung eines Stoßes in den Querlenker be­ sonders geformtes Langloch ist in Fig. 6 dargestellt. Das Lang­ loch 6' ist hierbei konisch zulaufend ausgebildet, um einen wäh­ rend der Stoßeinleitung mit der Zeit zunehmenden Dämpfungs- und Energieabsorptionseffekt zu erhalten.

In dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in das Langloch 6' ein deformierbares Zusatzteil 14 eingebracht, das einerseits eine Fixierung des Schraubenbolzens 7 in einem Lang­ loch 6' bewirkt, das eine größere Breite aufweist als der Schraubenbolzen 7 selbst. Andererseits läßt sich durch eine ge­ eignete Form und Materialauswahl bei dem deformierbaren Zusatz­ teil 14 der Anstieg der in den steifen Hinterachsquerträger im Falle eines Crashs eingeleiteten Kraft sehr gezielt beeinflussen. Insbesondere besteht die Möglichkeit, bei einem nicht allzu starken Crash die plastische Verformung und damit die Zerstö­ rungswirkung auf das Bauteil 14 selbst zu begrenzen.

Es versteht sich, daß eine erfindungsgemäße Anbindung des Quer­ lenkers 6 an dem Hinterachsquerträger nicht nur mit Hilfe des Langloches 6' in der Gabel des Querlenkers 6 erfolgen kann. Vielmehr kann statt dessen oder zusätzlich dazu auch ein Lang­ loch, gegebenenfalls auch mit einer etwas anderen Orientierungs­ richtung, in dem steifen Hinterachsquerträger vorgesehen werden, in das vorzugsweise ein weiteres deformierbares Zusatzteil ein­ baubar ist, um den steifen Hinterachsquerträger möglichst weit­ gehend vor plastischer Verformung im Fall einer crashbedingten Krafteinleitung zu schützen.

Claims (7)

1. Fahrwerksabschnitt mit einem steifen Bauteil (3), insbeson­ dere einem Lagerbock aus Aluminium, das an wenigstens einer Schweißanbindungsstelle mit wenigstens einem Tragteil verbunden ist und einen Anlenkungspunkt (4) aufweist, an dem eine Kraft in das steife Bauteil einleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das steife Bauteil (3) mit Hilfe von wenigstens zwei Schweißan­ bindungsstellen (1', 2') mit dem wenigstens einen Tragteil (1, 2) verbunden ist, wobei die Schweißanbindungsstellen (1', 2') derart zu dem Anlenkungspunkt (4) positioniert sind, daß bei ei­ ner Krafteinleitung wenigstens eine Schweißanbindungsstelle (1') auf Zug und wenigstens eine Schweißanbindungsstelle (2') auf Druck beansprucht ist.

2. Fahrwerksabschnitt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das steife Bauteil (3) an der in Krafteinleitungsrichtung hinter dem Anlenkungspunkt (4) liegenden Schweißanbindungsstelle (2') das zugehörige Tragteil zusätzlich formschlüssig umgreift.

3. Fahrwerksabschnitt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Anlenkungspunkt (4) des steifen Bauteils (3) ein knick­ steifes Funktionsteil (6) angreift, wobei der Anlenkungspunkt (4) formschlüssig in das steife Bauteil (3) eingebunden ist.

4. Fahrwerksabschnitt nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Anlenkungspunkt (4) zwischen dem Funktionsteil (6) und dem steifen Bauteil (3) Energievernichtungsmittel (6', 7, 12) zur Begrenzung der eingeleiteten Kraft vorgesehen sind.

5. Fahrwerksabschnitt nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Funktionsteil (6) mittels einer in Krafteinleitungsrichtung ausgerichteten Langlochführung reibschlüssig mit dem steifen Bauteil (3) verbunden ist.

6. Fahrwerksabschnitt nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Langlochführung ein deformierbares Zusatzteil (14) vorge­ sehen ist, das bei einer Relativbewegung zwischen Funktionsteil (6) und steifem Bauteil (3) in Krafteinleitungsrichtung Energie durch Deformation vernichtet.

7. Fahrwerksabschnitt nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Langlochführung sich in Krafteinleitungsrichtung kontinuier­ lich verjüngt.