DE2740948C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbundlenkerachse für Kraftfahrzeuge der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, wie sie beispiels­ weise aus der DE-OS 24 30 048 bekannt ist. Bei dieser als Hinterachse ausge­ bildeten Achse sind zwei aus Rohrmaterial hergestellte biege- und torsions­ steife Längslenker durch eine als Winkel- oder V-Profil ausgebildete biege­ steife, aber torsionsweiche Querstrebe durch Schweißen miteinander verbunden. Mit dem Ziel, eine möglichst spannungsarme Schweißkonstruktion mit möglichst geringen Spannungsspitzen zu schaffen, ist diese Querstrebe dabei räumlich so ausgerichtet, daß sich möglichst lange Schweißnähte zwischen Querstrebe und Längslenkern ergeben. Dazu ist die Querstrebe mit der Spitze ihres V-Profils - in der Längslenker-Seitenansicht gesehen - etwa in Höhe des oberen bzw. unteren Randes des rohrförmigen Längslenkers gelegt. Diese Bereiche des Längslenkers sind im wesentlichen verformungssteif.

Die beiden Schenkel des V-Querstrebenprofils verlaufen dabei schräg nach unten bzw. nach oben, wobei auch ihre Enden auf einer längeren Strecke in weitgehend verformungssteifen Bereichen der Längslenker angreifen. Die längsten Schweißnähte ergeben sich dann, wenn - in bevorzugter Weise - die Schenkel des V-Profils die Längslenker jeweils völlig umschließen, d. h. wenn die Längslenker durch entsprechende Aussparungen der Querstreben­ schenkel hindurchgreifen.

Auf eine solche totale Umschließung der Längslenker soll ausweislich des Anspruchs 2 der DE-OS 24 30 048 zwar ggf. auch verzichtet werden können, offensichtlich jedoch nur in dem Maße, wie dann noch ausreichend lange Schweißnähte erzielt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbundlenkerachse der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art ohne zusätz­ lichen konstruktiven Aufwand bezüglich der Festigkeit im Anschluß­ bereich zwischen Querstrebe und Längslenkern weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkma­ le des Patentanspruchs 1 gelöst. Ausgehend von der Erkenntnis, daß beim Tordieren einer Strebe mit offenem Profil nicht sämtliche Quer­ schnittsteile gleich verformt werden, sondern daß die Wölbverformung linear mit dem Abstand vom Schubmittelpunkt der Strebe zunimmt und unter Berücksichtigung der Tatsache, daß ein Längslenker mit geschlos­ senem Hohlprofil über dem Umfang unterschiedliche Nachgiebigkeit auf­ weist, werden die beim Verdrehen der Querstrebe auftretenden Wölb­ normalspannungen dadurch abgebaut, daß die Querschnittsteile der Querstrebe, welche beim Tordieren die größte axiale Verschiebung erfahren in den nachgiebigsten Bereich der Längslenker verlegt wer­ den, wogegen der Bereich des Schubmittelpunkts der Querstrebe, wel­ cher axial nur unwesentlich verlagert wird, an steife Bereiche der Längslenker angeschlossen wird.

Anhand mehrerer Ausführungsbeispiele werden die Erfindung und we­ sentliche vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung erläutert.

In der Zeichnung zeigen in schematischer Darstellung die

Fig. 1-3 Draufsichten dreier jeweils leicht abgewandelter Verbundlenkerachsen gemäß der Erfindung,

Fig. 4 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittführung IV in Fig. 1 und

Fig. 5 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittführung V in Fig. 2.

Die dargestellten Verbundlenkerachsen stimmen im wesentlichen mit den bekanntenVerbundlenkerachsen überein. Die aus Rohrmaterial hergestellten Längslenker sind mit 1 und 2 beziffert. Die Verwen­ dung eines anderen geschlossenen Profils für die biege- und tor­ sionssteifen Längslenker, z. B. ein geschlossenes Kastenprofil, ist möglich. An einem Ende der Längslenker 1 und 2 sind die Fahrzeug­ räder 6 und 7 befestigt. Ihr anderes Ende ist jeweils über Lage­ rungen 8 und 9 an dem nicht näher dargestellten Fahrzeugaufbau 10 angelenkt. Die Lagerungen 8 und 9 können dabei insbesondere als elastische Lager ausgebildet sein. Die beiden starren Längslenker 1 und 2 sind miteinander durch eine biegesteife, aber torsionswei­ che Querstrebe 3 winkelsteif verbunden. Die Verbindung zwischen den Längslenkern einerseits und der Querstrebe andererseits erfolgt durch Schweißen. Die Abfederung der Räder kann in der Nähe der Radachsen über nicht weiter dargestellte Schraubenfedern oder Fe­ derbeine, deren Lagerstellen mit 11 und 12 beziffert sind, erfolgen.

Die Querstrebe 3 besitzt zumindest annähernd einen V-förmigen Quer­ schnitt, der in Fig. 4, welche einen Schnitt entlang der Schnitt­ führung IV in Fig. 1 darstellt, deutlich zu erkennen ist. In Längs­ lenkerseitenansicht gesehen ist die Querstrebe so angeordnet, daß der mit 3 bezifferte Scheitel des Querstrebenprofils zumindest an­ nähernd in Höhe des oberen Randes der Längslenker 1 bzw. 2 zu lie­ gen kommt. Die schräg nach unten verlaufenden beiden Schenkel 3 b und 3 c des Querstrebenprofils enden zumindest annähernd in Höhe der Längslenkermitte. Der mit T bezifferte Schubmittelpunkt des Querstrebenprofils, der beim Tordieren der Querstrebe 3 axial allenfalls sehr geringfügig verschoben wird, liegt hierbei also im seitensteifsten Bereich des rohrförmigen Längslenkers. Die Enden der beiden Schenkel 3 b und 3 c, die beim Tordieren der Quer­ strebe größeren axialen Verschiebungen ausgesetzt sind, liegen dagegen im Rohrmittelbereich, das heißt im seitenweichsten, nach­ giebigsten Bereich der rohrförmigen Längslenker. Die bedingt durch die axialen Verschiebungen der vom Schubmittelpunkt T abgelegene­ ren Querschnittsteile der Querstrebe sich ergebenden Wölbnormal­ spannungen werden - im Vergleich zu üblichen Ausführungen - durch die vergleichsweise hohe seitliche Nachgiebigkeit des mittleren Rohrbereichs stark abgebaut, so daß die festigkeitsmäßige Bean­ spruchung der Schweißnähte erheblich herabgesetzt wird. Die Ge­ fahr, daß es in den Anschlußbereichen zwischen Querstrebe und Längslenkern zu Zerstörungen kommt, ist somit weitgehend vermie­ den. Im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist in den Anschlußbereichen der Querstrebe 3 zu den beiden Längslenkern 1 und 2 ein Verstärkungsblech 4 bzw. 5 vorgesehen, welches einen dem Querstrebenprofil angepaßten V-förmigen Querschnitt besitzt und durch nicht weiter bezifferte Schweißwarzen mit der Querstre­ be 3 verbunden ist. Wenn diese Verstärkungsbleche durchgehend vom einen Längslenker zum anderen Längslenker ausgebildet sind, ergibt sich ein erhöhter Stabilisator-Effekt der Querstrebe. Durch Variation der Blechstärke dieses Verstärkungsbleches ist es in einfacher Weise möglich, eine Grundausstattungs-Verbundlenker­ achse an verschiedene Anforderungen anzupassen, so daß für ver­ schiedene Fahrzeug-Typen im wesentlichen übereinstimmende Ver­ bundlenkerachsen eingesetzt werden können.

In vielen Fällen besteht für die Unterbringung der Querstrebe nur ein begrenzter Raum zur Verfügung, da in diesem Bereich des Fahr­ zeugbodens gerne Mulden für den Treibstofftank und das Reserve­ rad, welches in den Fig. 1 bis 3 angedeutet ist, angeordnet werden. Zur Anpassung an solche beengten Raumverhältnisse ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen der eine Schenkel des Quer­ strebenprofils im mittleren Querstrebenbereich nach unten abge­ kröpft, so daß er annähernd vertikal verläuft. In den Fig. 1 bis 3 ist die durch die Abkröpfung des einen Schenkels sich in der Draufsicht ergebende Verjüngung im mittleren Bereich der Querstrebe deutlich zu erkennen. In der in Fig. 4 gezeigten Schnittdarstellung ist der abgekröpfte Schenkel gestrichelt ein­ gezeichnet und mit 3 c′ beziffert. Durch das Abkröpfen des einen Schenkels ergibt sich zusätzlich der Vorteil, daß nunmehr ein Werkstattwagenheber unter der Querstrebe der Verbundlenkerachse angesetzt werden kann. Ohne Abkröpfung bestünde die Gefahr, daß die Querstrebe verformt werden würde.

Um die Anschlußbereiche zwischen Querstrebe und Längslenkern bes­ ser vor den bei einem Bordsteinstoß (rückwärts) auftretenden hohen Beanspruchungen zu schützen, ist es von Vorteil, wenn die vorerwähnten Verstärkungsbleche 4 und 5 zugleich als Knotenble­ che ausgebildet werden, wodurch die Winkelsteifigkeit zwischen Querstrebe und Längslenkern erhöht wird. In die Fig. 2 und 3 ist eine entsprechende Ausbildung der Verstärkungsbleche darge­ stellt. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind die zu Knoten­ blechen ausgebildetenVerstärkungsbleche 4 und 5 lediglich in den Anschlußbereichen zwischen der Querstrebe und den beiden Längslenkern angeordnet. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 erstreckt sich das Verstärkungsblech dagegen über die gesamte Länge der Querstrebe, so daß sich ein erhöhter Stabilisator­ effekt ergibt. Deutlich erkennbar ist das zu einem Knotenblech erweiterte Verstärkungsblech auch in der Schnittdarstellung gemäß Fig. 5.

Wie bereits eingangs erwähnt wurde, weisen die rohrförmigen Längs­ lenker eine über dem Umfang variierende seitliche Nachgiebigkeit auf. Um das Seitennachgiebigkeitsangebot der Rohrwandung der Längslenker für den Abbau der Wölbnormalspannungen optimal auszu­ nutzen, ist es von Vorteil, die Querstrebe mit einem sattelförmig ausgebildeten V-Profil auszurüsten. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist ein derartiger Querschnitt der Querstrebe 3 darge­ stellt.

Es versteht sich, daß fertigkeitsmäßig die gleichen Vorteile er­ zielt werden können, wenn der Schubmittelpunkt T statt dessen am unteren Rand der Längslenker liegt.

Claims (5)

1. Verbundlenkerachse für Kraftfahrzeuge, mit ein geschlossenes Hohlprofil aufweisenden biege- und torsionssteifen Längslenkern und einer die Längs­ lenker miteinander verbindenden, ein offenes Profil aufweisenden biege­ steifen, aber torsionsweichen Querstrebe, deren Enden mit den Längs­ lenkern durch Schweißen winkelsteif verbunden sind, wobei der beim Tor­ dieren der Querstrebe den geringsten Wölbverformungen unterworfene Bereich des Querstrebenprofils im seitensteifsten Bereich der Längslenker ange­ schweißt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Querstrebe (3) und Längslenkern (1, 2) derart ausgebildet ist, daß die beim Tordieren der Querstrebe (3) den größten Wölbverformungen unterworfenen Bereiche des Querstrebenprofils im seitenweichsten, nachgiebigsten Bereich der Längs­ lenker (1, 2) angeschweißt sind.

2. Verbundlenkerachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längslenker (1, 2) in an sich bekannter Weise aus Rohrmaterial bestehen und miteinander durch eine Querstrebe (3) mit zumindest annähernd V-förmigem Querschnitt verbunden sind, deren Scheitel (3 a) - in Längslenkerseitenansicht - zumindest annähernd in Höhe des oberen oder des unteren Randes der Längslenker (1, 2) liegt und deren beide Schenkel (3 b, 3 c) schräg nach unten bzw. schräg nach oben verlaufen und daß die Enden der Schenkel (3 b, 3 c) zumindest annähernd in Höhe der Längslenkermitte liegen.

3. Verbundlenkerachse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstrebe (3) ein dem Verlauf der Seitennachgiebigkeit über den Umfang der Längslenker ange­ paßtes sattelförmiges V-Profil besitzt.

4. Verbundlenkerachse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstrebe (3) zumindest in den Anschlußbereichen zu den Längslenkern (1, 2) durch dem Querstrebenprofil angepaßte aufgeschweißte Bleche (4, 5) verstärkt sind.

5. Verbundlenkerachse nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Schenkel (3 c′) des Querstreben­ profils im mittleren Querstrebenbereich zur Vertikalen hin abgekröpft ist.