DE2430048A1

DE2430048A1 - Torsion cross member linking trailing arm suspension - with angle section for increased strength and better welding joints

Info

Publication number: DE2430048A1
Application number: DE2430048A
Authority: DE
Inventors: Kurt Ing Grad Schwenk
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1974-06-22
Filing date: 1974-06-22
Publication date: 1976-01-08
Also published as: DE2430048C3; DE2430048B2

Abstract

The rear wheels are supported on trailing arms formed by bending tubular metal supports, (1, 2). The trailing arms are joined near their upper ends by a transverse support (3) which has good bending resistance and good torsional springing. This is obtained using an angle section metal bar formed by folding a strip of metal. The angle section is arranged with its apex on either the top or bottom edge of the trailing arms and with its side pieces symmetrically sloped to the trailing arms. This produces stress free welding seams with good strength. The system is reinforced by corner plates (4, 5) between the apex of the angle section and the trailing arms.

Description

Hinterachse für Eraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Hinterachse für Eraftfahrzeuge mit starren, d. h. biege- und torsionssteifen Längslenkern und einer die Längslenker miteinander verindenden biegesteifen, mit aber torsionsweichen Querstrebe, welche/den beiden Längslenkern durch Schweißen winkel steif verbunden ist. Rear axle for electric vehicles The invention relates to a Rear axle for vehicles with rigid, d. H. Rigid and torsionally rigid trailing arms and one that connects the trailing arms to one another and is rigid but torsionally flexible Cross brace, which / the two trailing arms are connected by welding at a rigid angle is.

Eine derartige Hinterachse ist durch die deutsche Offenlagungsschrift 2 220 119 bekannt. Die Längslenker dieser bekannten Hinterachse sind aus Rohrmaterial hergestellt und unter Zuhilfenahme je eines Knotenbleches seitlich an der Querstrebe angeschweißt. Die Querstrebe ist so bemessen, daß die an ihr maximal angreifenden Biegemomente, welche einerseits durch die auf das Rad einwirkenden Vertikalkräfte und andererseits durch die einwirkenden Seitenkräfte hervorgerufen werden, etwa gleichgroße Biegespannungen in der Querstrebe verursachen, so daß der Querschnitt der Querstrebe für die Festigkeit etwa gleichmäßig ausgenutzt wird. Damit ist eine Biinstige Naterialausnutzung gewährleistet. Insbesondere ist diese Querstrebe dabei so ausgebildet, daß der Querschnitt eine mit ihrem Steg in Fahrtrichtung weisende T-Form besitst. Die bekannte Hinterachse'stellt eine sehr leichte Konstruktion dar, bei welcher die Fahrzeugräder unabhängig voneinander ein- und ausfedern können und bei der auf einen besonderen Stabilisator in der Regel verzichtet werden kann, } weil die Querstrebe bereits eine solche Stabilisatorwirkung ausübt. Von besonderem Vorteil ist bei dieser bekannten Hinterachse daruber hinaus, daß die Seitenfuhrungskräfte nicht durch gesonderte Bauelemente abgefangen werden müssen, weil die Längslenker winkelfest an der Querstrebe angeschlossen sind.Such a rear axle is by the German Offenlagungsschrift 2 220 119 known. The trailing arms of this known rear axle are made of tubular material manufactured and with the help of a gusset plate on the side of the cross strut welded on. The cross brace is dimensioned so that the maximum attacking it Bending moments caused on the one hand by the vertical forces acting on the wheel and on the other hand are caused by the acting side forces, for example cause equal bending stresses in the cross strut, so that the cross-section the cross brace is used approximately evenly for strength. So that's a Bad material utilization guaranteed. In particular, this cross brace is included designed so that the cross-section is one pointing with its web in the direction of travel T-shaped. The well-known rear axle is a very light one construction represents, in which the vehicle wheels can rebound and rebound independently of each other and where there is usually no need for a special stabilizer, } because the cross brace already has such a stabilizing effect. Of special Another advantage of this known rear axle is that the lateral guide forces do not have to be intercepted by separate components because the trailing arm are connected to the cross brace at an angle.

Es gehört zu den schwierigen Aufgaben in der Technik, biegesteife, aber torsionsweiche Profile entweder miteinander oder mit steifen Profilen zu verbinden, ohne daß an den entstandenen Knoten bei Dreh-und Biegebeanspruchung unzulässig hohe Spannungsspitzen auftreten.It is one of the difficult tasks in technology, rigid, but to connect torsion-soft profiles either with each other or with rigid profiles, without inadmissibly high at the resulting nodes under torsional and bending stress Voltage peaks occur.

Auch bei Hinterachsen der vorbeschriebenen Art ist die Verbindung zwischen den Längslenkern und der Querstrebe bei Verwendung von rohrförmigen Längslenkern wegen der im rohrförmigen Iangslenker mehrachsig auftretenden Spannungen problematisch.Even with rear axles of the type described above, the connection between the trailing arms and the cross strut when using tubular trailing arms problematic because of the multi-axis stresses in the tubular longitudinal control arm.

Ausgehend von einer Hinterachse der eingangs genannten Art liegt der Erfindung insbesondere die Aufgabe zugrunde, diese in der Weise auszugestalten, daß sich eine spannungsarme Schweißkonstuuktion ergibt, bei der solche Spannungsspitzen weitgehend vermieden werden.Starting from a rear axle of the type mentioned above, the The invention is based in particular on the object of designing it in such a way that that there is a low-stress weld construction in which such stress peaks largely avoided.

Dieße Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Querstrebe aus einem Winkelprofil besteht, dessen -in der Längslenker-Seitenansicht gesehen- Spitze zumindest annähernd in Höhe des oberen oder des unteren Randes des Längslenkers liegt und dessen beide Schenkel schräg nach unten bzw. schsäg nach oben verlaufen.This object is achieved according to the invention in that the cross strut consists of an angle profile, the - seen in the trailing arm side view - Point at least approximately at the level of the upper or lower edge of the trailing arm and its two legs run obliquely downwards or upwards.

Vorzugsweise umgreifen die mit dem Längslenker verschweißten Schenkel des Winkelprofils den Längslenker zumindest teilweise.The legs welded to the trailing arm preferably encompass of the angle profile the trailing arm at least partially.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zur Erhöhung der Winkelsteifigkeit zwischen Längslenker und Querstrebe in Höhe der Spitze des Winkelprofils ein Knotenblech angeschweißt.In an advantageous embodiment of the invention is to increase the angular stiffness between the trailing arm and the cross brace at the top of the Angle profile welded to a gusset plate.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles werden die Erfindung und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung erläutert.Based on an embodiment shown in the drawing the invention and advantageous embodiments of the invention are explained.

In der Zeichnung zeigen Figur 1 die Draufsicht einer bekannten Hinterachse, wie sie im Prinzip auch bei der Erfindung verwendet wird, Figur 2 die Draufsicht auf einen Teil der erfindungsgemäßen Hinterachse, Figur 3 die Seitenansicht der erfindungsgemäßen Hinterachse entlang dem Schnitt III der Figur 2 und Figur 4 einen Blick von hinten auf den in Figur 2 dargestellten Teil der erfindungsgemäßen Hinterachse.In the drawing, FIG. 1 shows the top view of a known rear axle, as it is also used in principle in the invention, FIG. 2 the plan view on part of the rear axle according to the invention, FIG. 3 shows the side view of Rear axle according to the invention along the section III of Figure 2 and Figure 4 a View from behind of the part of the rear axle according to the invention shown in FIG. 2.

Die Hinterachse besteht im wesentlichen aus Längslenkern 1 und 2, die insbesondere aus Rohrmaterial hergestellt sind. Die Verwendung eines anderen biege- und torsionssteifen Profils ist natürlich ebenfalls möglich. Im Ausführungsbeispiel sind diese Längslenker schlangenförmig gebogen, was jedoch nicht zwingend ist. An einem Ende der Lingslenker 1 und 2 sind die Fahrzeugräder 6 und 7 befestigt. Ihr anderes Ende ist jeweils über Lagerungen 8 und 9 an dem nicht näher dargestellten Fahrzeugaufbau 10 angelenkt. Die Lagerungen 8 und 9 können insbesondere als elastische Lager ausgebildet sein. Die beiden starren Längslenker 1 und 2 sind miteinander durch eine biegesteife, aber torsionsweiche Querstrebe 3 winkel steif verbunden. Die Verbindung zwischen den Längslenkern 1 und 2 einerseits und der Querstrebe 3 andererseits erfolgt durch Schweißen. Zur Erhöhung der Winkel steifigkeit ist zwischen Lingßlenker und Querstrebe jeweils ein Knotenblech 4 bzw. 5 angeschweißt.The rear axle essentially consists of trailing arms 1 and 2, which are made in particular from pipe material. The use of another Rigid and torsionally rigid profiles are of course also possible. In the exemplary embodiment these trailing arms are curved in a snake shape, but this is not mandatory. At one end of the arms 1 and 2, the vehicle wheels 6 and 7 are attached. you the other end is in each case via bearings 8 and 9 on the one not shown in detail Articulated vehicle body 10. The bearings 8 and 9 can in particular be elastic Be trained camp. The two rigid trailing arms 1 and 2 are with each other 3 angles rigidly connected by a rigid but torsionally flexible cross brace. The connection between the trailing arms 1 and 2 on the one hand and the cross strut 3 on the other hand takes place by welding. To increase the angular stiffness is between Lingßlenker and cross brace a gusset plate 4 and 5 respectively welded on.

Die Abfederung der Räder kann in der Nähe der Radachsen über Spiralfedern oder Federbeine 11 bzw. 12 erfolgen.The suspension of the wheels can be carried out in the vicinity of the wheel axles by means of spiral springs or struts 11 and 12, respectively.

Die in Figur 1 dargestellte Hinterachse ermöglicht eine leichte Konstruktion mit unabhängiger Radaufhängung, wobei hinzukommt, daß die Seitenführungskräfte nicht durch gesonderte Bauelemente abgefangen werden müssen, weil die starren Längslenker winkelfest an der biegesteifen Querstrebe angeschlossen sind. Dabei wirkt die Querstrebe selbst als Stabilisator. Diese leicht und platzsparende Hinterachse ist einfach und günstig in der Herstellung. Sie gewährleistet trotz ihres einfachen Aufbaus hervorragende Fahreigenschaften des Kraftfahrzeuges.The rear axle shown in Figure 1 enables a light construction with independent wheel suspension, with the addition that the cornering forces are not must be intercepted by separate components because the rigid trailing arm are connected at an angle to the rigid cross brace. The cross brace acts here even as a stabilizer. This light and space-saving rear axle is simple and cheap to manufacture. It guarantees despite its simple structure excellent driving characteristics of the motor vehicle.

Aus den Figuren 2, 3 und 4 sind die Einzelheiten der erfindungsgemäßen Hinterachsausführung zu erkennen. Die Längslenker 2 bestehen in diesem Ausführungsbeispiel wieder aus rohrförmigen Profilen und sind schlangenförmig ausgebildet. Die Querstrebe 3 besteht erfindungsgemäß aus einem Winkelprofil, dessen Spitze 3a zumindest annähernd in Höhe des oberen Randes des Längslenkers 2 liegt und dessen beide Schenkel 3b und 3c schräg nach unten verlaufen. In Figur 3 ist die räumliche Anordnung des Winkelprofils gut zu erkennen. Die mit dem Llngslenker 2 verschweißten Schenkel 3b und 3c des Winkelprofils 3 sind im Ausführungsbeispiel mit Vorteil so ausgebildet, daß sie den Longslenker 2 umgreifen. Dies ist insbesondere aus den Figuren 2 und 4 zu erkennen. Durch das erfindungsgemäß verwendete Winkelprofil und durch dessen erfindungsgemäß räumliche Anordnung stoßen die beiden Schenkel 3b und 3c der Querstrebe 3 schräg an den rohrförmigen Längslenker 2 an. Die beiden Schenkel des Winkelprofils umfassen den Lslenker somit schräg, so daß sich eine relativ lange Schweißnaht ergibt. Dadurch werden Spannungsspitzen in der Schweißverbindrung weitgehend vermieden. Das Winkelprofil 3 ist einteilig ausgeführt und direkt an den rohrförmigen Längslenker 2 angeschweißt. Die Enden des Winkelprofils greifen dabei auf einer längeren Strecke in Bereichen des Längslenkers an, die weitgehend verformungssteif sind. Um die Winkelsteifigkeit zwischen Lingslenker 2 und Querstrebe 3 zu erhöhen, ohne dabei das Gewicht der Querstrebe erhöhen zu müssen, ist zwischen Längslenker 2 und Querstrebe 3 ein Knotenblech 4 angeschweißt. Dieses Knotenblech ist einerseits an der Spitze 3a des Winkelprofils 3 und andererseits auf dem oberen Rand des Längslenkers 2 angeschweißt. Die beiden Schenkel 3b und 3c des als Querstrebe dienenden Winkelprofils 3 bilden im Ausführungsbeispiel einen Winkel, der kleiner als 900 ist. Dies ist nicht zwingend. Durch entsprechende Wahl der Größe dieses Winkel kann, bei gleichbleibender Schenkellänge der beiden Schenkel des Winkelprofils, die Größe der Widerstandsmomente der Querstrebe beeinflußt werden. Eine Vergrößerung dieses Winkels führt zu einer Vergrößerung des Widerstandsmomentes der Querstrebe in der Ebene der Längslenker und zu einer Verkleinerung des Widerstandsmomentes senkrecht zu den Längslenkern. Eine Verkleinerung des Winkels hat die Umkehrung dieser Verhältnisse zur Folge. Eine Vergrößerung des Winkels ergibt darüber hinaus in der Projektion längere Schenkel und somit auch längere Schweißnähte, so daß die Festigkeit der Verbindung Querstrebe/Langslenker erhöht wird.From Figures 2, 3 and 4 are the details of the invention Recognize rear axle design. The trailing arms 2 exist in this embodiment again made of tubular profiles and are serpentine. The cross brace According to the invention, 3 consists of an angle profile, the tip 3a of which is at least approximately at the level of the upper edge of the trailing arm 2 and its two legs 3b and 3c run obliquely downwards. In Figure 3 is the spatial arrangement of the angle profile clearly visible. The legs 3b and 3c of the welded to the longitudinal link 2 Angle profile 3 are formed in the embodiment with advantage so that they grip the long handlebar 2. This can be seen in particular from FIGS. 2 and 4. By the angle profile used according to the invention and by its according to the invention spatial arrangement abut the two legs 3b and 3c of the cross strut 3 at an angle to the tubular trailing arm 2. Include the two legs of the angle profile the steering arm at an angle, so that there is a relatively long weld seam. Through this voltage peaks in the welded connection are largely avoided. The angle profile 3 is made in one piece and is welded directly to the tubular trailing arm 2. The ends of the angle profile take hold over a longer distance in areas of the trailing arm that are largely deformation-resistant. About the angular stiffness to increase between Lingslenker 2 and cross brace 3 without reducing the weight of the cross brace To have to increase, a gusset plate 4 is between the trailing arm 2 and the cross strut 3 welded on. This gusset plate is on the one hand at the tip 3a of the angle profile 3 and on the other hand welded to the upper edge of the trailing arm 2. The two Legs 3b and 3c of the angle profile 3 serving as a cross strut form in the exemplary embodiment an angle smaller than 900. This is not mandatory. Through appropriate Choice of the size of this angle can, with the same leg length of the two Leg of the angle profile, which affects the size of the section modulus of the cross brace will. An increase in this angle leads to an increase in the moment of resistance the cross brace in the plane of the trailing arm and a reduction in the moment of resistance perpendicular to the trailing arms. Reducing the angle does the reverse these conditions result. An increase in the angle also results Longer legs in the projection and thus also longer welds, so that the Strength of the connection cross strut / trailing arm is increased.

Im Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 2 - 4 liegt die Spitze 3a des Winkelprofils 3 etwa in der Höhe des oberen Randes des Längslenkers 2. Es ist jedoch auch möglich, das Winkelprofil 3 um 1800 zu drehen und so anzuordnen, daß diese Spitze zumindest annäherend in Höhe des unteren Randes des Langsleekers 2 zu liegen kommt. In diesem Falle verlaufen die beiden Schenkel 3b und 3c des Winkelprofils natürlich schräg nach oben.In the exemplary embodiment according to FIGS. 2-4, the tip 3a is located of the angle profile 3 approximately at the level of the upper edge of the trailing arm 2. It is however, it is also possible to rotate the angle profile 3 by 1800 and arrange it in such a way that this point at least approximately at the level of the lower edge of the Langsleeker 2 comes to rest. In this case, the two legs 3b and 3c of the angle profile run diagonally upwards, of course.

Im Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 2 - 4 umschließen die beiden Schenkel 3b und 3c den Langslenker 2. In diesem Falle ist es beim Zusammenbau der Hinterachse erforderlich, daß die Längslenker 2 durch, die Aussparungen der Querstrebe 3 hindurchgeschoben werden und anschließend mit dem Winkelprofil verschweißt werden.In the exemplary embodiment according to FIGS. 2-4, the two enclose Legs 3b and 3c the trailing arm 2. In this case it is when assembling the Rear axle required that the trailing arm 2 through, the recesses of the cross strut 3 are pushed through and then welded to the angle profile.

Dadurch, daß das Winkelprofil die Längslenker umschlieBt, ergibt sich eine sehr tragfähige Verbindung dieser Teile. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, auf diese totale Uiaschließung des Längslenkers zu verzichten.The fact that the angle profile encloses the trailing arm results a very stable connection between these parts. In principle, however, it is also possible to forego this total closure of the trailing arm.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß sich eine spannungsarme Schweißkonstruktion ergibt, bei der unzulässig hohe Spannungsspitzen vermieden werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das als Querstrebe verwendete Winkelprofil 3 aus einem Blechstreifen hergestellt werden kann. Der auf die erforderliche Länge zurechtgeschnittene Blechstreifen wird dabei an seinen beiden Enden in einem Stanzvorgang entsprechend dem benötigten.Schweißnahtverlauf zurechtgeschnitten. Anschließend wird der ausgestanzte Blechstreifen zum gewünschten Winkelprofil gebogen. Nach dem Biegen des Blechstreifens zu einem winkel paßt der Stanzschnitt an die Längslenker. Weitere Arbeitsoperationen sind -abgesehen vom Schweißvorgang selbst- nicht erforderlich.The main advantage of the invention is to be seen in the fact that a low-stress welded construction results in unacceptably high voltage peaks be avoided. Another advantage of the invention is that the as Cross brace used angle profile 3 are made from a sheet metal strip can. The sheet metal strip cut to the required length is used at both ends in one punching process according to the required weld seam course cut to size. Then the punched-out sheet metal strip becomes the desired one Curved angle profile. After bending the sheet metal strip to an angle, the Die cut to the trailing arm. Other work operations are - apart from Welding process itself - not required.

Wie zuvor bereits ausgeführt wurde, übernimmt die Querstrebe bei der erfindungsgemäßen Hinterachse gleichzeitig eine Stabilisatorwirkung. Wenn die Drehsteifigkeit dieser so erzeugten Querstrebe in besonderen Fällen aber nicht ausreichen sollte, dann kann in einfacher Weise zwischen den beiden Schenkeln 3b und 3c des Winkelprofils ein zusätzlicher Drehstab angeordnet werden. In diesem besonderen Fall, ia(aem ein zusätzlicher Drehstab erforderlich werden würde, kann es allerdings günstiger sein, für das Winkelprofil ein Walzprofil zu verwenden, welches in einfacher Waise in der Mitte mit einer Verdickung versehen werden kann, wodurch die Drehsteifigkeit des Profils und damit auch dessen Stabilisatorwirkung erhöht wird. Auch bei Verwendung eines Walzprofils können die Enden der Querstrebe natürlich in einer Stanzoperation mit den benötigten Aussparungen versehen werden.As previously stated, the cross brace takes over the rear axle according to the invention at the same time a stabilizer effect. When the torsional stiffness this cross brace created in this way should not be sufficient in special cases, then can in a simple manner between the two legs 3b and 3c of the angle profile an additional torsion bar can be arranged. In this particular case, ia (aem a additional torsion bar would be required, however, it can be cheaper to use a rolled profile for the angle profile, which in a simple orphan in the middle can be provided with a thickening, which increases the torsional stiffness of the profile and thus also its stabilizing effect is increased. Even when in use of a rolled profile, the ends of the cross brace can of course be punched in one operation be provided with the required recesses.

Im Ausführungsbeispiel ist die Neigung der beiden -Schenkel des verwendeten Winkelprofils symmetrisch ausgeführt. Es versteht sich, daß das Winkelprofil gegenüber den Längslenkern auch etwas verdreht eingebaut werden kann, wenn dies aus Platzgztnden notwendig ist.In the exemplary embodiment, the inclination of the two legs is the one used Angled profile designed symmetrically. It goes without saying that the angle profile opposite The trailing arms can also be installed slightly rotated if this is not possible due to the lack of space necessary is.

Claims

A N 5 P R U C H E

1. ßinterachse for motor vehicles with rigid, d. H. flexural and torsional stiffness Trailing arms and a rigid connecting the trailing arm, but torsionally soft cross brace, which is angularly rigid with the two trailing arms by welding is connected, characterized in that the cross strut (3) consists of an angle profile consists, whose-seen in the trailing arm side view- tip (3a) at least is approximately at the level of the upper or lower edge of the trailing arm (1, 2) and its two legs (3b, 3c) run obliquely downwards and obliquely upwards.

2. Rear axle according to claim 1, characterized in that the with the trailing arm (1, 2) welded legs (3b, 3c) of the angle profile (3) At least partially encompass trailing arm.

3. Rear axle according to claim 1 and 2, characterized in that to increase the angular rigidity between the trailing arm (1, 2) and the cross strut in A gusset plate (4, 5) is welded to the height of the tip (3a) of the angle profile (3).

4. Rear axle according to claims 1 - 3, characterized in that that the angle profile (3) is made by bending from a sheet metal strip, whose Ends are cut in one punching process according to the course of the weld seam.