DE19949341A1

DE19949341A1 - Verbundlenker-Hinterachse

Info

Publication number: DE19949341A1
Application number: DE1999149341
Authority: DE
Inventors: Rudolf Schmidt
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 1999-10-13
Filing date: 1999-10-13
Publication date: 2001-04-19

Abstract

Es wird eine Verbundlenker-Hinterachse (1) für Kraftfahrzeuge beschrieben. Sie umfasst zwei starre Längslenker (3) mit jeweils einer Aufnahme (2) für einen Radträger, zwischen die eine biegesteife, jedoch torsionsweiche, aus einem zugeschnittenen bzw. gestanzten Blech (4) geformte Querstrebe (5) angeordnet ist, wobei die Querstrebe im Bereich ihrer Endabschnitte (A3) mit den Längslenkern winkelsteif verbunden ist. Während die Endabschnitte der Querstrebe (5) ein geschlossenes Profil aufweisen, ist das Profil der Querstrebe (5) beabstandet zu ihren Enden (6) zumindest abschnittsweise offen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbundlenker-Hin terachse für Kraftfahrzeuge mit zwei, jeweils eine Auf nahme für einen Radträger aufweisenden starren Längslen kern, und einer zwischen den Längslenkern angeordneten biegesteifen, jedoch torsionsweichen, aus einem zuge schnittenen bzw. gestanzten Blech geformten Querstrebe, welche im Bereich ihrer Endabschnitte mit den Längslen kern winkelsteif verbunden ist, wobei die Querstrebe an ihren Enden ein im wesentlichen geschlossenes Profil auf weist.

Eine derartige Verbundlenker-Hinterachse ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift DE 195 42 523 beschrieben, bei welcher die zwischen den beiden Längs lenkern angeordnete Querstrebe als ein mechanisch ver prägtes Rohr ausgebildet ist. Die Enden des Rohres weisen jeweils einen hohlzylindrischen Bereich auf, welcher in eine zugeordnete zylindrische Ausnehmung des jeweiligen Längslenkers eingeführt wird. Die winkelsteife Verbindung zwischen den Längslenkern und der Querstrebe wird durch Kleben der genannten Bauteile in der zylindrischen Aus nehmung der Längslenker realisiert. Je nach Material der Längslenker und der Querstrebe können diese nach dem Stand der Technik auch verschweißt sein. Damit die Quer strebe Torsionskräfte aufnehmen kann, ist das Rohr beab standet zu seinen Enden V-förmig verprägt und weist damit zwischen den Enden ein doppelwandiges, aber geschlossenes Profil, d. h. einen Querschnitt mit geschlossenem Umfang auf. Eine derartige Verbundlenker-Hinterachse lässt sich im Gegensatz zu einer beispielsweise in der Offenlegungs schrift DE 43 30 192 A1 beschriebenen Verbundlenker-Hin terachse mit einer Querstrebe mit durchgängigem U- oder V-Profil leicht geänderten Anforderungen anpassen, bei spielsweise kann durch Drehen der Querstrebe relativ zu den Längslenkern vor dem Verbinden der Bauteile der Ver bundlenker-Hinterachse eine Verlagerung des Schubmittel punktes und damit eine veränderte Rollsteuerung des Kraftfahrzeuges eingestellt werden, womit sich das Eigen lenkverhalten des Fahrzeugs in Bezug auf seine Bewegungen um die Längsachse ändert. Weiterhin kann durch das Ändern der Blechdicke des Rohres die Torsionsrate für eine der artige Verbundlenker-Hinterachse variiert werden.

Die Verwendung eines verprägten Rohrs als Quer strebe für eine derartige Verbundlenker-Hinterachse weist jedoch den Nachteil auf, dass vor der Verprägung des Rohrs zuerst ein Rohr, beispielsweise aus einem Stahl blech, hergestellt werden muss, wobei eine über die ganze Länge des Rohrs gesetzte Schweißnaht notwendig ist. Dies erfordert eine genaue Positionierung des Rohrs respektive der Schweißnaht in der Umformungsanlage, um zu verhin dern, dass die Schweißnaht zu großen Umformungskräften ausgesetzt ist, was u. U. eine verminderte Langzeitstabi lität der Querstrebe nach sich ziehen könnte. Weiterhin kann es problematisch sein, die Verprägung definiert und reproduzierbar durchzuführen, da für diesen Arbeitsgang nur die äußere Oberfläche des Rohrs zur Verfügung steht. Je nach verwendetem Rohrmaterial kann nach der mechani schen Verprägung eine Wärmebehandlung notwendig sein, die den Herstellungsprozess zusätzlich verteuert.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Auf gabe zugrunde, eine Verbundlenker-Hinterachse bereitzu stellen, welche einerseits die Vorteile einer bekannten Verbundlenker-Hinterachse mit einem verprägten Rohr als Querstrebe aufweist, auf welche andererseits die be schriebenen Nachteile jedoch nicht zutreffen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Querstrebe beabstandet zu ihren Enden zumindest ab schnittsweise ein offenes Profil, d. h. einen Querschnitt mit offenem Umfang besitzt. Eine derart ausgebildete Ver bundlenker-Hinterachse ist im Vergleich zu den bekannten Verbundlenker-Hinterachsen mit einem mechanisch verpräg ten Rohr mit einem geringeren Herstellungsaufwand produ zierbar. In einem einzigen Formgebungsschritt kann aus der vorgegebenen Blechplatine eine torsionsweiche Quer strebe ausgebildet werden, da das Profil der erzeugten Querstrebe zumindest in einem Abschnitt beabstandet zu den Enden offen ist. Eine Wärmebehandlung der hergestell ten Querstrebe ist i. d. R. nicht notwendig, weiterhin kann Gewicht eingespart werden, was insbesondere im Hinblick auf den Kraftstoffverbrauch vorteilhaft ist.

Die Umformung der Blechplatine ist durch das offene Profil der Querstrebe definiert und reproduzierbar zur Erzielung einer vorgegebenen Torsionsrate der Hinter achse durchführbar. Zusätzlich ergeben sich für die Quer strebe eine Vielzahl von Gestaltungsmöglichkeiten im Hin blick auf die Torsionsrate, die bei einer herkömmlichen Querstrebe aus einem mechanisch verprägten Rohr nicht oder nur mit erhöhtem Aufwand ausbildbar sind.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in den beiden Endabschnitten der Querstrebe mit geschlossenem Profil, d. h. im Querschnitt mit geschlossenem Umfang, die sich durch die Formung gegenüberliegenden, in axialer Richtung verlaufenden Blechränder durch eine Schweißnaht miteinander verbunden sind. Das geschlossene Profil in den Endabschnitten stellt einerseits sicher, dass die Querstrebe dort im wesentlichen torsionssteif ist und er möglicht andererseits eine sichere Befestigung der Quer strebe an den Längslenkern, beispielsweise durch eine Klebung oder Verschweißung. Da die Querstrebe beabstandet zu den Endabschnitten ein offenes Profil aufweist, ist dort im Gegensatz zu den beschriebenen bekannten Verbund lenker-Hinterachsen im Torsionsbereich der Querstrebe keine Schweißnaht notwendig, was insbesondere vorteilhaft auf die Langzeit-Stabilität der erfindungsgemäßen Ver bundlenker-Hinterachse sein kann.

Um die notwendige Nachgiebigkeit der Querstrebe gegenüber angreifenden Torsionskräften bereitzustellen, ist die Querstrebe beabstandet zu den Enden zumindest ab schnittsweise mit einem offenen U- bzw. V-förmigen Profil ausgebildet. Um die im Fahrbetrieb an der Querstrebe wir kenden Torsions- und Biegemomente homogen in die Längs lenker einzuleiten, kann das Profil in einem Längsab schnitt, welcher benachbart zum Endabschnitt der Quer strebe liegt, so ausgebildet sein, dass die Schenkel des U- oder V-förmigen Profils an ihren freien Enden nach in nen, beispielsweise in Richtung zu einer axialen Symme trieebene des Profils gebogen sind und der offene Umfang des Profils kontinuierlich zunimmt und letztlich in das geschlossene Profil des Endabschnitts übergeht.

Um die Torsionsfähigkeit und/oder Tragfähigkeit der Querstrebe in Abhängigkeit vom Abstand zu den Enden einzustellen, kann die Schenkellänge des U- bzw. V-Pro fils zumindest abschnittsweise in axialer Richtung vari ieren. Hierdurch wird die Ausbildung einer ortsabhängigen Torsionsfestigkeit der Querstrebe zur Feineinstellung des Eigenlenkverhaltens der erfindungsgemäßen Verbundlenker- Hinterachse ermöglicht.

Ein homogener Kraftübergang von der Querstre benmitte zu deren Endabschnitten und letztlich in die Längslenker wird erreicht, wenn die Querstrebe symme trisch zur Mitte innerhalb eines vorgegebenen ersten Längsabschnitts ein erstes unveränderlichen offenes Pro fil aufweist, an das sich in einem zweiten Längsabschnitt ein zweites offenes Profil anschließt, welches sich kon tinuierlich verändert und in einen sich daran anschlie ßenden dritten Abschnitt mit einem geschlossenen Profil, das sich kontinuierlich ändert, übergeht und sich daran ein Endabschnitt anschließt, welcher ein zweites ge schlossenes und unveränderliches, insbesondere ein kreis rundes Profil besitzt, mit welchem die Querstrebe an dem jeweiligen Längslenker befestigt ist.

Um einen weiteren Freiheitsgrad bei der Festle gung der Torsions- und Biegesteifigkeit der Querstrebe auszunutzen beziehungsweise Gewicht einzusparen, kann die Blechdicke der Querstrebe insbesondere in Längsrichtung, u. U. aber auch in andere Richtungen, zumindest ab schnittsweise variieren. Um wiederum eine homogene Kraftübertragung innerhalb der Querstrebe in Längsrich tung sicherzustellen, kann das Blech symmetrisch zur Mitte der Querstrebe über einen vorgegebenen ersten Längsabschnitt eine erste unveränderlicher Dicke aufwei sen woran sich ein zweiter Längsabschnitt anschließt, in dem sich die Blechdicke kontinuierlich bis auf einen vor gegebenen Wert vermindert und sich an dem zweiten Längs abschnitt ein Endabschnitt anschließt der das Ende der Querstrebe umfasst, in welchem die Dicke unveränderlich ist. Um eine Rostbildung an der erfindungsgemäßen Ver bundlenker-Hinterachse zu verhindern, kann vorgesehen sein, die Verbundlenker-Hinterachse und insbesondere die Querstrebe mit einem Korrosionsschutzmittel zu versehen.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezug nahme auf die beiliegenden Zeichnungen durch das Be schreiben einiger Ausführungsform näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen in einer Perspektiv darstellung

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Verbundlenker- Hinterachse mit erfindungsgemäß aus gebildeter Querstrebe,

Fig. 2a ein gestanztes Blech, aus welchem die Querstrebe geformt wird, und

Fig. 2b die Querstrebe einer erfindungsgemä ßen Verbundlenker-Hinterachse.

Eine erfindungsgemäße Verbundlenker-Hinterachse 1 für Kraftfahrzeuge zeigt Fig. 1. Sie umfasst im wesent lichen zwei, jeweils eine Aufnahme 2 für einen Radträger aufweisende starre Längslenkern 3, zwischen denen eine biegesteife, jedoch torsionsweiche Querstrebe 5 angeord net ist, welche im Bereich ihrer Endabschnitte mit den Längslenkern winkelsteif verbunden ist. Die Längslenker weisen jeweils ein Lagerauge 9 auf, mit welchem die Hin terachse am nicht dargestellten Fahrzeugbau angelenkt ist.

Den erfindungsgemäßen Aufbau der Querstrebe 5 zeigen die Fig. 2. Fig. 2a stellt dabei die aus einem Blech herausgestanzte Platine dar, welche zu der in Fig. 2b gezeigten Querstrebe umgeformt wird. Die Platine be sitzt symmetrisch zur Mittellinie 10 eine konstante Breite in den Abschnitten A1, die in den daran sich an schließenden Abschnitten A2 allmählich auf die Breite der Endabschnitte A3 anwächst. Das Blech ist in spezieller Weise gewalzt, weshalb die Dicke in vorgegebener Art in Längsrichtung variiert. Während die Querstrebe durch die Umformung an den Endabschnitten hohlzylinderförmig ausge bildet ist und somit ein geschlossenes Profil aufweist, ist das Profil in einem mittleren Abschnitt der Quer strebe im Unterschied zu herkömmlichen, mechanisch ver prägten Rohr-Querstreben offen und einwandig. Das im mittleren Bereich er zeugte offene, torsionsweiche Profil der Querstrebe wird einerseits durch die Bemaßung der Platine und anderer seits durch die Umformung festgelegt.

Die Querstrebe weist im Endabschnitt mit dem geschlossenen Profil eine Schweißnaht 7 in axialer Rich tung auf, welche die sich aufgrund der Umformung gegen überliegenden, in axialer Richtung verlaufenden Blechrän der 8, 8' miteinander verbindet. Die Richtung der Schweißnaht verläuft dabei symmetrisch zur Profilöffnung, siehe Fig. 2b. Das offene Profil im mittleren Bereich A1 der Querstrebe ist U-förmig ausgebildet. Um eine homogene Kraftübertragung und -verteilung zum und vom Ende der Querstrebe bzw. der Längslenker sicher zu stellen, nimmt der Umfang des Profils innerhalb des sich an dem ersten Längsabschnitt A1 anschließenden Längsabschnitt A2 konti nuierlich zu bis er den Umfang des Profils im Endab schnitt A3 erreicht. Auf diese Weise wird weiterhin ein fließender Übergang vom torsionsweichen Abschnitt A1 in den torsionsharten Abschnitt A3 der Querstrebe einge stellt.

In einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung können die Schenkel des U- bzw. V-förmigen, offenen Profils zumindest abschnittsweise an ihren freien Enden nach innen bzw. in Richtung zu einer Symmetrieebene des Profils gebogen sein, welche die Schweißnaht 7 und die Längsachse der Querstrebe enthält. Die Schenkellänge in der gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist im Ab schnitt A1 konstant und variiert leicht im Abschnitt A2. Zur ortsabhängigen Einstellung der Tragfähigkeit bzw. Torsionsfähigkeit der Querstrebe 5 beziehungsweise zur Gewichtsreduzierung beträgt die Dicke der Querstrebe sym metrisch zur Mittellinie 10 innerhalb des Abschnitts A1 4 mm. In dem sich daran anschließenden Abschnitt A2 vermin dert sich diese Dicke kontinuierlich auf 3 mm, wobei diese Blechdicke.im Verlauf des Endabschnitts A3 der Querstrebe bis zum Ende 6 konstant bleibt. Die Dickenva riation der Querstrebe in Längsrichtung geht auf die oben stehend beschriebenen Walzung der Blechplatine zurück.

Nach dem Verbinden der Querstrebe mit den bei den Längslenkern wird die erfindungsgemäße Verbundlenker- Hinterachse 1 in einer Tauchlack-Anlage mit einem Korro sionsschutzmittel beschichtet.

Claims

1. Verbundlenker-Hinterachse (1) für Kraftfahrzeuge mit zwei, jeweils eine Aufnahme (2) für einen Radträger aufweisenden starren Längslenkern (3), und einer zwischen den Längslenkern angeordneten biegesteifen, jedoch torsionsweichen, aus einem zugeschnittenen bzw. gestanzten Blech (4) geformten Querstrebe (5), welche im Bereich ihrer Endabschnitte (A3) mit den Längslenkern winkelsteif verbunden ist, wobei die Endabschnitte der Querstrebe (5) wenigstens teil weise ein geschlossenes Profil aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Querstrebe (5) beabstandet zu ihren Enden (6) zumindest abschnittsweise ein of fenes Profil aufweist.

2. Verbundlenker-Hinterachse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querstrebe (5) in Abschnitten mit geschlossenem Profil eine Schweiß naht (7) in axialer Richtung aufweist, mit welcher sich gegenüberliegende, in axialer Richtung verlau fende Blechränder (8, 8') miteinander verbunden sind.

3. Verbundlenker-Hinterachse (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querstrebe (5) in ihren Endabschnitten (A3) zumindest teilweise ein axial-symmetrisches, insbesondere ein kreisförmiges Profil aufweist.

4. Verbundlenker-Hinterachse (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Querstrebe (5) beabstandet zu den Enden (6) zumindest ab schnittsweise ein "U"- bzw. "V"-förmiges offenes Profil aufweist.

5. Verbundlenker-Hinterachse (1) nach einem der Ansprü che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil zumindest in einem Längsabschnitt (A2) benachbart zum Endabschnitt (A3) der Querstrebe (5) so ausgebildet ist, dass der Umfang des Profils sich in Längsrichtung kontinuierlich verändert.

6. Verbundlenker-Hinterachse (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel des "U"- bzw. "V"-förmigen Profils zumindest abschnittsweise an ihren freien Enden nach innen gebogen sind.

7. Verbundlenker-Hinterachse (1) nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkellänge des "U"- bzw. "V"-Profils in Längsrichtung zumindest abschnittsweise variiert.

8. Verbundlenker-Hinterachse (1) nach einem der Ansprü che 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Quer strebe (5) symmetrisch zur Mitte über einen vorgege benen ersten Längsabschnitt ein erstes unveränderli ches offenes Profil aufweist, in einem sich daran anschließenden zweiten Längsabschnitt ein zweites offenes Profil aufweist, welches sich kontinuierlich verändert und in einem sich daran anschließenden dritten Abschnitt ein erstes geschlossenes Profil aufweist, welches sich kontinuierlich verändert, woran sich ein Endabschnitt anschließt, welcher ein zweites geschlossenes, unveränderliches, insbesondere ein kreisrundes Profil besitzt.

9. Verbundlenker-Hinterachse (1) nach einem der Ansprü che 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Blech dicke der Querstrebe (5) insbesondere in Längsrich tung zumindest abschnittsweise variiert.

10. Verbundlenker-Hinterachse (1) nach einem der Ansprü che 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass benach barte Abschnitte der Querstrebe in Längsrichtung mit unterschiedlichem Profil und/oder Blechdicken einen Übergangsabschnitt aufweisen, in welchem die unter schiedlichen Profile und/oder Blechdicken kontinu ierlich ineinander übergehen.

11. Verbundlenker-Hinterachse (1) nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech symme trisch zur Mitte der Querstrebe (5) über einen vor gegebenen Längsabschnitt A1 eine erste unveränderli che Dicke d1 aufweist, die in einem sich daran an schließenden Längsabschnitt A2 kontinuierlich bis auf die Dicke d2 abnimmt, welche in dem sich daran anschließenden Abschnitt A3 bis zum Ende (6) der Querstrebe unveränderlich bleibt.