DE3230114A1 - REAR AXLE FOR VEHICLES, IN PARTICULAR MOTOR VEHICLES - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Hinterachse für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge mit biege- und torsionssteifen Längslenkern, an denen die Räder gelagert sind, und einer die Längslenker verbindenden biegesteifen aber torsionsweichen Querstrebe, welche mit den beiden Längslenkern winkelsteif verbunden sind.The invention relates to a rear axle for vehicles, in particular motor vehicles with flexural and torsional stiffness Trailing arms, on which the wheels are mounted, and one connecting the trailing arm but rigid torsionally soft cross brace, which are connected to the two trailing arms at a rigid angle.
Eine derartige Hinterachse ist beispielsweise durch die DE-PS 24. 90 048 bekannt. Während die Längslenker derartiger Hinterachsen zur Erzielung ausreichender Torsionsund Biegesteifigkeit vorzugsweise als Kastenprofil ausgebildet sind, kann die Forderung nach ausreichender Torsionsweichheit bei gleichzeitiger Biegesteifigkeit für die die Längslenker verbindende Querstrebe nur mit einem offenen Profil erfüllt werden.Such a rear axle is known for example from DE-PS 24. 90 048. While the trailing arms of such Rear axles preferably designed as a box profile to achieve sufficient torsional and flexural rigidity are, the requirement for sufficient torsional softness with simultaneous bending stiffness for the cross strut connecting the trailing arms can only be met with an open profile.
Zu diesem Zweck ist es bekannt, für die Querstreben U-, Winkel-, V- oder Z-Profil zu verwenden.For this purpose it is known to use a U, angle, V or Z profile for the cross struts.
Die Querstrebe ist dabei so zu bemessen, daß die auf sie in zwei Ebenen wirksam werdenden maximalen Biegemomente einwandfrei aufgenommen werden. Diese Biegemomente rühren in der senkrechten Querstrebe von den zur Längslenkerachse exzentrisch angreifenden RadaufStandskräften und in der horizontalen Ebene von den bei Kurvenfahrt auftretenden Seitenkräften her.The cross strut is to be dimensioned in such a way that the maximum bending moments acting on it in two planes can be recorded properly. These bending moments arise in the vertical cross brace from the axis to the trailing arm eccentrically acting wheel uprising forces and in the horizontal plane from those occurring when cornering Lateral forces.
Auf der anderen Seite besitzen die offenen Profile ausreichende Torsionsweichheit, damit das unabhängige Ein- und Ausfedern der beiden Räder nicht über Gebühr beeinträchtigt ist. Der dabei auftretende Verdrehwiderstand kann jedoch in vorteilhafter Weise gleichzeitig als stabilisierender Effekt genutzt werden, wobei in vielen Fällen auf den Einbau eines zusätzlichen Querstabilisators ganz verzichtet werden kann.On the other hand, the open profiles are sufficient Torsional softness so that the independent compression and rebound of the two wheels is not unduly impaired is. The twisting resistance occurring in this case can, however, advantageously simultaneously as stabilizing effect can be used, with the installation of an additional anti-roll bar in many cases can be dispensed with entirely.
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Die für die Querstrebe dieser Hinterachse aus den oben erwähnten Gründen ausschließlich in Frage kommenden offenen Profile zeigen jedoch bei Verdrehung eine mehr oder weniger starke Tendenz zur Querschnittsverwölbung, d.h. ihre freien Schenkel verschieben sich gegeneinander oder falls sie durch die besondere Art der Anschlußverbindung daran gehindert sind, werden durch diese Verformungsverhinderung entsprechend hohe Spannungsspitzen in den Anschlußstellen zu den Längslenkern erzeugt.The one for the cross brace of this rear axle from the above However, open profiles that are only suitable for the reasons mentioned above show one more when rotated or less strong tendency towards cross-section warping, i.e. their free legs shift against each other or if they are prevented from doing so by the special type of connection, this prevents deformation correspondingly high voltage peaks generated in the connection points to the trailing arms.
Aufgrund der besonderen Eigenschaften der offenen Profile wird die Verbindung zwischen der Querstrebe und den torsions- und biegesteifen Längslenkern besonders problematisch, da die Gefahr von Anrissen infolge lokaler Überschreitung der zulässigen Spannungswerte entsprechend groß ist.Due to the special properties of the open profiles, the connection between the cross brace and the torsionally and flexurally rigid trailing arms are particularly problematic because of the risk of cracks as a result of local Exceeding the permissible voltage values is correspondingly large.
Um die Spannungsspitzen an den Verbindungsstellen der Querstrebe mit den Längslenkern in Grenzen zu halten, ist es durch die DE-PS 24 30 048 bekannt, für die Querstrebe ein bekanntermaßen verwölbungsarmes V-Profil zu wählen. In dem Maße wie die.gegenseitige Verschiebung der freien Schenkel dieses Profils im Vergleich zu einem anderen offenen Profil geringer ist, werden auch die Spannungen an den Verbindungsstellen mit den Längslenkern geringer sein. Andererseits haftet diesem Profil jedoch der Nachteil an, daß es aufgrund seiner geometrischen Form für den Anschluß an die Längslenker nicht günstig ist und daher trotz der an sich geringen Wölbspannungen des V-Profils erhöhte Spannungen an den Verbindungsstellen auftreten.In order to keep the tension peaks at the connection points of the cross brace with the trailing arm within limits it is known from DE-PS 24 30 048 to choose a known low-arching V-profile for the cross strut. To the same extent as the mutual displacement of the free Leg of this profile is lower compared to another open profile, so are the stresses be lower at the connection points with the trailing arms. On the other hand, however, this profile has the disadvantage that it is not favorable for the connection to the trailing arm due to its geometric shape and therefore in spite of the inherently low warping stresses of the V-profile, increased stresses occur at the connection points.
Durch Einschweißen von weiteren Bauteilen, beispielsweise von speziell geformten Knoten- und Verstärkungsteilen, hat man versucht, die Spannungsspitzen abzubauen und die Kräfte auf eine größere Ubertragungsflache bzw. günstiger angeordnete Schweißnähte zu verteilen.By welding in other components, for example of specially shaped knot and reinforcement parts, attempts have been made to reduce the stress peaks and the Forces on a larger transfer surface or cheaper to distribute arranged welds.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Querstrebe so auszubilden bzw. ein solches Profil zu verwenden, das einesteils möglichst verwölbungsarm und das andererseits besonders günstig für den Anschluß an die Längslenker, insbesondere im Hinblick auf die Aufnahme und Übertragung der bei Verdrehung der Querstrebe auftretenden Schub- und Normalkräfte ist.The invention has the task of designing the cross strut or of using such a profile that on the one hand with as little warping as possible and on the other hand particularly favorable for the connection to the trailing arm, especially with regard to the recording and transmission is the thrust and normal forces that occur when the cross strut is twisted.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, für die Querstrebe ein verwölbunsgarmes Profil zu verwenden, das seitlich unter allmählichem Übergang in ein solches Profil überführt ist, das für den Anschluß an die Längsr lenker besonders günstig ist.To solve this problem, it is proposed according to the invention that to use a warp-free profile for the cross brace, which laterally with a gradual transition into such a Profile is transferred, which is particularly favorable for connection to the trailing arm.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung besteht ein wichtiges Merkmal darin, daß die Querstrebe als V-Profil ausgebildet und derart in die Hinterachse eingebaut ist, daß die Symmetrieebene des V-Profils waagerecht angeordnet ist und das V-Profil an beiden Enden in ein U-Profil überführt ist, mit dem die Querstrebe mit den Längslenkern verbunden ist.In an advantageous embodiment of the invention, an important feature is that the cross strut as a V-profile is designed and built into the rear axle in such a way that the plane of symmetry of the V-profile is arranged horizontally is and the V-profile is converted at both ends into a U-profile, with which the cross brace with the trailing arms connected is.
Mit der besonderen Gestaltung der Querstrebe wird erreicht, daß einesteils die aufgrund der geringen Verwölbungsneigung des V-Profils an sich schon geringen Verwölbungsverschiebungen in der Übergangszone der beiden Profile weiter abgebaut werden und daß andererseits die an den Verbindungsstellen zu den Längslenkern wirksam werdenden Verwolbungskrafte unter weitgehender Vermeidung von unzulässig hohen Spannungswerten in die Längslenker übertragen bzw. von diesen aufgenommen werden.With the special design of the cross strut it is achieved that on the one hand the due to the low tendency to warp of the V-profile already slight warping displacements in the transition zone of the two profiles are further reduced and that, on the other hand, the effective at the connection points to the trailing arms Warping forces while largely avoiding impermissible high stress levels in the trailing arm or are recorded by them.
Versuche haben dies bestätigt, indem bei Beanspruchung der Achse auf Torsion gegenüber einem durchgehenden V- oder U-Profil eine bedeutende Steigerung der Dauerhaltbarkeit bzw. der ertragenen Schwingspiele bis zum ersten AnrißTests have confirmed this when the axis is subjected to torsion compared to a continuous V or U-profile a significant increase in durability or the endured oscillation cycles up to the first crack
einer Schweißnaht festgestellt werden konnte. Als weiterer Vorteil der Überführung des V-Profils in ein U-Profil im Bereich der Anschlußstellen kommt hinzu, daß sich der Anschluß der Querstrebe an die Längslenker mit einem U-Profil rein geometrisch einfacher und weniger aufwendig durchführen läßt, als mit einem V-Profil.a weld seam could be determined. Another advantage of converting the V-profile into a U-profile in the area of the connection points is added that The connection of the cross strut to the trailing arm with a U-profile is geometrically simpler and less can be carried out elaborately than with a V-profile.
Um vollen Nutzen aus der Verwendung eines wölbarmen V-Profils zu ziehen, wird nach einem weiteren wichtigen Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, daß der Übergangsbereich zwischen dem als V-Profil ausgebildeten mittleren Abschnitt und den als U-Profil ausgebildeten äußeren Abschnitten der Querstrebe unmittelbar neben der Anschlußstelle mit den Längslenkern vorgesehen ist.In order to take full advantage of the use of a curved V-profile, another important one is required Feature of the invention proposed that the transition area between the V-shaped middle Section and the U-shaped outer sections of the cross brace immediately next to the connection point is provided with the trailing arms.
Zur Gestaltung der Profile wird im einzelnen ferner vorgeschlagen, daß der Stegteil des U-Profils etwa kreisbogenförmig ausgebildet ist und daß das U-Profil im Bereich einer Übergangszone knickfrei in das V-Prpfil überführt ist.For the design of the profiles it is also proposed in detail that that the web part of the U-profile is approximately circular is formed and that the U-profile is converted into the V-Prpfil in the area of a transition zone without kinks.
Im Bereich der Ubergangszone werden Spannungen aufgrund der Verwölbungsverschiebungen in den Schenkeln des Profils abgebaut.In the area of the transition zone, tensions are due the warping displacements in the legs of the profile are reduced.
Unter Beibehaltung des Schenkelabstandes des U-Profils an den äußeren Abschnitten der Querstrebe wird zwecks Erhaltung ausreichender Biegesteifigkeit in der Symmetrieebene für das V-Profil vorgeschlagen, daß die Schenkel des V-Profils an ihren Endabschnitten derart zueinander abgebogen sind, daß diese annähernd parallel zueinander stehen. Durch diese Abknickung wird nicht nur das Widerstandsmoment gegen Biegung vergrößert, sondern auch die Bauhöhe verringert und eine erhebliche Versteifung gegen Ausknicken der Schenkel bei starker Verdrehung erzielt.While maintaining the leg spacing of the U-profile on the outer sections of the cross brace is for the purpose of preservation sufficient bending stiffness in the plane of symmetry for the V-profile suggested that the legs of the V-profile are bent towards each other at their end sections in such a way that that these are approximately parallel to each other. This kink not only reduces the moment of resistance against Bend increases, but also reduces the overall height and a significant stiffening against buckling of the legs achieved with strong twisting.
Schließlich wird vorgeschlagen, daß die vorzugsweise als Kastenprofil ausgebildeten Längslenker die als U-ProfilFinally, it is proposed that the trailing arm, which is preferably designed as a box profile, should be designed as a U-profile
ausgebildeten Endabschnitte der Querstrebe umschließen daß die Querstrebe die Längslenker auf deren gesamter Breite durchdringt. Zweckmäßig liegen dabei die Schenkel des U-Profils gegen die Innenwandung der Längsträger beidseitig auf großer Fläche an, so daß die Möglichkeit einer langen Schweißnaht entlang des Randes einer Aussparung im Längsträger ergibt.formed end portions of the cross strut enclose that the cross strut, the trailing arm over their entire width penetrates. Appropriately, the legs of the U-profile lie against the inner wall of the longitudinal beams on both sides over a large area, so that the possibility of a long weld seam along the edge of a recess in the side member results.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. Show it:
Fig. 1 eine Draufsicht auf die linke Hälfte einerFig. 1 is a plan view of the left half of a
erfindungsgemäßen Hinterachse und 15rear axle according to the invention and 15
die Figuren 2 bis 4Figures 2 to 4
Schnitte entsprechend den Linien II - II, III - III und IV - IV.Sections according to lines II - II, III - III and IV - IV.
Die erfindungsgemaße Hinterachse besteht im wesentlichen aus zwei Längslenkern 10, die an ihrem vorderen Ende mit je einem Lagerauge 11 am nicht dargestellten Fahrzeugaufbau elastisch angelenkt sind und die an ihrem rückwärtigen Ende mittels eines an einem Radträger 12 befestigten Radbolzens 13 die Hinterräder 15 tragen, und einer die beiden Längslenker verbindenden Querstrebe 14. Am Hinter= rad 15 sind der Reifen mit 16, die Radfelge mit 17 und die Bremstrommel, an der das Rad 15 mittels der Radmuttern 18 befestigt ist, mit 19 bezeichnet.The rear axle according to the invention consists essentially of two trailing arms 10, which are elastically articulated at their front end with a bearing eye 11 on the vehicle body, not shown, and which are at their rear End by means of a wheel bolt 13 attached to a wheel carrier 12 carry the rear wheels 15, and one the two trailing arms connecting cross strut 14. At the rear = wheel 15 are the tire with 16, the wheel rim with 17 and the brake drum, to which the wheel 15 is fastened by means of the wheel nuts 18, is designated by 19.
Für den Anschluß eines Teleskopstoßdämpfers weist der Radträger 12 einen Fortsatz 20 auf.For the connection of a telescopic shock absorber, the Wheel carrier 12 has an extension 20.
Der Längslenker 10 ist zur Erzielung einer hohen Torsionsund Biegesteifigkeit als Kastenprofil ausgebildet mit einer oberen und einer unteren im Querschnitt U-förmigen Halbschale 21 und 22, die entlang ihrer Flansche 23 und 24The trailing arm 10 is designed as a box profile to achieve high torsional and flexural rigidity an upper and a lower U-shaped in cross-section Half-shell 21 and 22 extending along their flanges 23 and 24
JO' Ο.:'.'. 32301 H JO 'Ο .:'. '. 32301 H.
durch Punktschweißen (Schweißpunkte 25) miteinander verbunden sind.are connected to one another by spot welding (spot welds 25).
Zur Abfederung des Wagenaufbaus dient die Schraubenfeder (nicht dargestellt), die sich gegen die Längslenker 10 über den Federsitz 26 abstützt.The coil spring serves to cushion the car body (not shown), which is supported against the trailing arm 10 via the spring seat 26.
Die die Längslenker 10 verbindende Querstrebe 14 ist zwischen der Lagerachse der Längslenker 10 und der Verbindungslinie der Radachsen angeordnet. Sie weist im Bereich zwischen den Längslenkern 10 einen im wesentlichen V-förmigen Querschnitt auf und ist so angeordnet, daß ihre Schenkel 14a und 14b um die gleichen Winkel schräg nach vorn unten bzw. schräg nach vorn oben gerichtet sind (Fig. 2). Die Enden der Schenkel sind symmetrisch in eine etwa parallele Lage abgebogen.The cross strut 14 connecting the trailing arm 10 is between the bearing axis of the trailing arm 10 and the Arranged connecting line of the wheel axles. It has a substantially in the area between the trailing arms 10 V-shaped cross-section and is arranged so that their legs 14a and 14b at the same angle obliquely are directed at the front bottom or obliquely forward upwards (Fig. 2). The ends of the legs are symmetrical in one bent approximately parallel position.
Im Bereich einer Übergangszone 27 ist das V-Profil der Querstrebe in ein U-Profil überführt, wobei die Verbindung zwischen den parallelen Schenkeln 14a" und 14b1 durch einen halbkreisbogenförmigen Stegteil 14c1 hergestellt ist,In the area of a transition zone 27, the V-profile of the cross strut is converted into a U-profile, the connection between the parallel legs 14a ″ and 14b 1 being made by a semicircular web part 14c 1 ,
Die Querstrebe 14 tritt mit ihren als U-Profil ausgebildeten Endabschnitten 28 in eine entsprechende seitliche Öffnung des Längslenkers 10 ein und durchsetzt den Längslenker bis an dessen äußeren Flansche 23. Der Längslenker 10 weist im Bereich der Verbindungsstelle mit der Querstrebe 14 einen nach innen gerichteten keilförmigen Vorsprung 29 auf, der mit seiner Spitze auf die Scheitellinie des U-Profils 28 trifft. Mit der dadurch bedingten Verbreiterung des Längslenkers 10 wird eine breite Basis für die Verbindung mit der Querstrebe 14 geschaffen, insbesondere ergibt sich eine über den Scheitelpunkt der Querstrebe 14 verlaufende sehr lange und damit günstige Schweißnaht 30, die im Punkt 31 nur kurz unterbrochen ist.The cross strut 14 occurs with its end sections 28 designed as a U-profile in a corresponding lateral one Opening of the trailing arm 10 and penetrates the trailing arm to its outer flange 23. The trailing arm 10 has an inwardly directed wedge-shaped projection in the area of the connection point with the cross strut 14 29, which meets the apex line of the U-profile 28 with its tip. With the resulting broadening of the trailing arm 10, a broad base for the connection with the cross strut 14 is created, in particular the result is a very long and therefore favorable one running over the apex of the cross strut 14 Weld seam 30, which is only briefly interrupted at point 31.
Der Abstand der beiden Schenkel 14a1 und 14b1 des U-förmigen Profils 28 der Querstrebe 14 ist so gewählt, daß die Schenkel satt auf der Innenseite der jeweiligen Längslenker-Halbschalen 21 und 22 anliegen. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, zusätzlich zur Schweißnaht 30 weitere Schweißnähte entlang den Rändern von Durchbrüeher» auf der Ober- und Unterseite des Längslenkers 10 vorsehen zu können. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der Längslenker 10 kreisrunde Aussparungen 31a und 31b auf, bei denen unter Hochstellung des Lochrandes Ringsicken 32a und 32b gebildet sind. Entlang des Lochrandes sind die Schenkel das an dieser Stelle U-förmigen Querstrebenprofils mit der oberen und unteren Halbschale des Längslenkers 10 durch Schweißen verbunden. Die Schweißnähte sind mit 33a und 33b bezeichnet. Durch diese Ringsicken wird einesteils einem Verzug durch Schweißspannungen vorgebeugt und andererseits der Schweißverbindung in vorteilhafter Weise eine gewisse Elastizität verliehen.The distance between the two legs 14a 1 and 14b 1 of the U-shaped profile 28 of the cross strut 14 is selected so that the legs fit snugly on the inside of the respective trailing arm half-shells 21 and 22. This makes it possible, in addition to the weld seam 30, to be able to provide further weld seams along the edges of the breakthroughs on the upper and lower sides of the trailing arm 10. In this embodiment, the trailing arm 10 has circular recesses 31a and 31b, in which ring beads 32a and 32b are formed with the edge of the hole raised. Along the edge of the hole, the legs of the cross strut profile, which is U-shaped at this point, are connected to the upper and lower half-shells of the trailing arm 10 by welding. The weld seams are denoted by 33a and 33b. These ring beads on the one hand prevent distortion caused by welding stresses and, on the other hand, advantageously give the welded connection a certain elasticity.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Hinterachse besteht darin, daß die in den Verbindungsstellen der Querstrebe 14 mit den Längslenkern 21, 22 bei einer Verdrehung der Querstrebe 14 aufgrund unterschiedlicher Ein- und Ausfederung der Räder 15 auftretenden Verwölbungskräfte einesteils reduziert sind und andererseits diese Kräfte in den Längslenkern sehr gut aufgenommen werden mit dem Ergebnis einer beträchtlichen Steigerung der Wechselfestigkeit.The advantage of the rear axle according to the invention is there in that the in the connection points of the cross strut 14 with the trailing arms 21, 22 upon rotation of the cross strut 14 due to different deflection and rebound of the wheels 15 occurring warping forces on the one hand are reduced and on the other hand these forces are very well absorbed in the trailing arms with the result a considerable increase in fatigue strength.
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Also Published As
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