DE3636878A1 - Achsaufhaengung fuer kraftfahrzeuge, bestehend aus zwei laengslenkern und einer biegesteifen, aber torsionsweichen querstrebe, deren enden winkelsteif mit den beiden laengslenkern in verbindung stehen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Achsaufhängung für Kraftfahrzeuge der im Ober­ begriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, wie sie beispielsweise aus den DE-PS 24 25 740, 24 30 048, 26 51 432 oder DE-PS 19 62 276 bekannt sind.

Solche Achsaufhängungen, die unter der Bezeichnung Verbund- oder Koppellenker­ achsen und Torsionskurbelachsen bekannt sind, haben sich - vorzugsweise bei frontgetriebenen Personenkraftwagen - wegen ihres vergleichsweise geringen Platzbedarfes und ihres im Prinzip einfachen konstruktiven Auf­ baus sowie wegen ihrer guten Fahreigenschaften großserienmäßig bestens bewährt und finden zunehmend Anwendung.

Bei den bekannten Achsaufhängungen dieser Art ist die torsionsweiche Quer­ strebe mit den beiden Längslenkern bzw. den beiden Radträgern durch Schweißen verbunden.

Biegesteife, aber torsionsweiche Profile entweder miteinander oder mit starren Bauteilen durch Schweißen zu verbinden, ohne daß in der Schweiß­ konstruktion unzulässig hohe Spannungsspitzen auftreten und es in den Schweißnähten und den einzelnen Bauelementen im Bereich der Verbindungs­ stellen zu Überbeanspruchungen kommt, gehört zu den schwierigen Aufgaben der Technik und erfordert bei der Gestaltung dieser Verbindungsstellen besondere Sorgfalt.

So ist es bei derartigen Achsaufhängungen z. B. bekannt (DE-PS 19 62 276) als torsionsweiche Querstrebe ein Profileisen zu verwenden, dessen Quer­ schnittsform derart ausgestaltet ist, daß auch bei Verdrehbeanspruchung durch bzw. an die Endquerschnitte eine Ebene gelegt werden kann, um so die bei Verdrehbeanspruchungen infolge der dabei auftretenden Verwölbungen erzeugten Spannungen möglichst gering zu halten. Als geeignete Profile für die Querstrebe erweisen sich in diesem Zusammenhang L-, V-, T- sowie kreuzförmige Winkelprofile. Als nicht geeignete Profile werden dabei insbesondere U- und Hut-Profile sowie geschlitzte Rohre angesehen.

Bei einer anderen bekannten Achsaufhängung dieser Art (DE-PS 27 35 939), einer Verbundlenkerachse mit einer torsionsweichen Querstrebe mit V- oder U-förmigem Querschnitt, die mit ihren Enden an biege- und torsionssteifen Längslenkern angeschweißt ist, wobei im Übergangsbereich zwischen Querstrebe und Längslenkern zur Erhöhung der Biegesteifigkeit Knotenbleche angeschweißt sind, ist die Querstrebe jeweils im Gebiet des größten Steifigkeitssprungs des Übergangsbereiches zum angeschweißten Knotenblech mit einer quer zur Längserstreckung der Querstrebe verlaufenden Sicke versehen, durch welche eine Art "Wellenbrechereffekt" erzeugt wird, durch den der Spannungsverlauf in diesen Übergangsbereichen günstig beeinflußt wird, weil jeweils an den Stellen, an denen üblicherweise besonders gefährliche Spannungsspitzen auftreten, ein Spannungsabbau stattfindet, während gleichzeitig dort, wo üblicherweise ungefährliche Spannungen auftreten, eine gewisse Spannungs­ erhöhung auftritt.

Bei einer anderen bekannten Achsaufhängung (DE-PS 26 51 432), ebenfalls einer Verbundlenkerachse mit einer torsionsweichen Querstrebe mit einem etwa V-förmigen Querschnitt, deren Enden durch Schweißen winkelsteif mit den beiden starren Längslenkern verbunden sind, sind die Längslenker je­ weils mit einer der Kontur der Querstrebe angepaßten, quer zur Längslenker­ achse verlaufenden Durchtrittsöffnung versehen, durch welche die Enden der Querstrebe hindurchgesteckt sind und auf der Eintritts- wie auf der Austrittsseite mit den Längslenkern verschweißt sind.

Mit zunehmender Achslast, d. h. mit größer werdenden Fahrzeugen, wird es immer schwieriger, einen solchen geschweißten Achsverbund so zu gestalten, daß es trotz hoher Lastwechselzahlen nicht zu Beschädigungen der Schweißnähte etc. kommt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Achsaufhängung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß sie u. a. auch bei höheren Achslasten, z. B. von schwereren Personenkraftwagen oder Leichttransportern, eingesetzt werden kann und daß ggf. auch Querstreben mit einem U- oder einem hut­ förmigen Querschnitt - zumindest bei mittleren und kleineren Achslasten üblicher Personenkraftwagen - Anwendung finden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patent­ anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Die biegesteife, aber torsionsweiche Querstrebe wird also nicht mehr mit den Längslenkern bzw. den Radträgern der Längslenker verschweißt, sondern verklemmt.

Durchgeführte Versuche haben gezeigt, daß diese von üblichen Konstruktionen völlig abweichende und herstellungstechnisch vergleichsweise einfache Lösung die im Fahrbetrieb auftretenden Beanspruchungen - sowohl bezüglich der erzielbaren Fahreigenschaften als auch bezüglich der auftretenden Materialbeanspruchung - klaglos und bestens erfüllt.

Weitere wesentliche und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung darge­ stellt, welche anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert wird. In der Zeichnung zeigt in zum Teil schematischer und vereinfachter Dar­ stellung

Fig. 1 die Draufsicht einer Achsaufhängung für Kraft­ fahrzeuge gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine zum Teil geschnittene Seitenansicht dieser Achsaufhängung in Richtung des Pfeiles II,

Fig. 3 eine entsprechende Seitenansicht einer bezüglich der Querstrebenanordnung abgewandelten ersten Variante der Achsaufhängung,

Fig. 4 eine entsprechende Ansicht einer zweiten Variante und

Fig. 5 eine entsprechende Seitenansicht einer dritten Variante dieser Achsaufhängung.

Dargestellt ist in den Ausführungsbeispielen eine sogenannte Verbundlenker­ achse mit starren, d. h. biegesteifen und torsionssteifen Längslenkern 1, 2, die im Bereich ihrer über Lenkerlager 6, 7 schwenkbar am Fahrzeugauf­ bau 8 angelenkten Enden - aber in einem gewissen Abstand dazu - durch eine biegesteife, aber torsionsweiche Querstrebe winkelsteif miteinander verbunden sind. Vorzugsweise sind die Lenkerlager als gummielastische Lager, z. B. nach Art bekannter spurkorrigierender Lager (z. B. DE-PS 28 38 391) ausgebildet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Lager­ achsen derart schräg gestellt, daß sich ihre Verlängerungen in der Fahrzeug­ mittelebene und vor den Lenkerlagern schneiden. Die gummielastischen Lager sind dabei vorzugsweise so ausgebildet, daß sie axial weicher, d. h. nach­ giebiger sind als radial, so daß eine ggf. an sich vorhandene Tendenz der Achsaufhängung zum Übersteuern abgebaut bzw. ihr entgegengewirkt wird.

Die freien Enden der beiden Längslenker 1, 2 sind mit die Fahrzeugräder 4, 5 tragenden Achszapfen oder Radträgern verbunden, die nicht weiter beziffert sind. Die Fahrzeugfederung erfolgt im Ausführungsbeispiel über Schraubenfedern 9, 10, die sich in Radnähe mit ihrem einen Ende auf den Längslenkern und mit ihrem anderen Ende am nicht weiter dargestellten Fahrzeugaufbau abstützen. Sie können vorzugsweise Teil eines Federbeins sein.

Die Verbindung zwischen den starren Längslenkern 1, 2 einerseits und der einen etwa V-förmigen Querschnitt besitzenden zwar biegesteifen, aber torsionsweichen Querstrebe 3 andererseits ist erfindungsgemäß als Klemmver­ bindung ausgebildet. Dazu sind die beiden Längslenker 1, 2 jeweils mit einer an die V-förmige Querschnittsform der Querstrebe 3 angepaßten und quer zur Längslenkerlängserstreckung verlaufenden Ausformung 15 versehen, wie in Fig. 2 erkennbar. Im Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 sind diese Ausformungen der Längslenker fahrbahnseitig angeordnet. Die Enden der Querstrebe 3 sind demzufolge von unten in die Ausformungen 15 der Längslenker eingelegt und mittels eines an die Querschnittsform der Querstrebe angepaßten Druckstückes 11 von unten fest gegen die Längslenker gespannt. Die Druckstücke 11 werden hierbei im gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils durch zwei auf der Außenseite des Längslenkers angeordnete Schraub­ vorrichtungen 12 und zwei auf der Innenseite der Längslenker angeordnete Schraubvorrichtungen 13 gegen die Längslenker geschraubt.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist die "Spitze" des Querstrebenprofils nach oben gerichtet, so daß der sogenannte Schubmittelpunkt der Querstrebe, durch den u. a. auch die Lage der Rollachse dieser Achsaufhängung bestimmt wird, vergleichsweise hoch liegt. Es versteht sich, daß ggf. die Ausformungen der Längslenker 1, 2 auch aufbauseitig angeordnet und die Querstrebe 3 demzufolge von oben gegen die Längslenker gespannt werden kann, wobei dann der Schubmittelpunkt vergleichsweise tief zu liegen kommt.

Bei der vorgeschlagenen Achsaufhängung werden die durch die an den Fahr­ zeugrädern 4, 5 angreifenden Radaufstands- und Seitenkräfte erzeugten Biege- und Torsionskräfte im wesentlichen durch Reibschluß auf die Querstrebe 3 übertragen. Die hierbei in den verspannten Bauelementen erzeugten Spannungen haben einen Verlauf und eine Größe, die ohne Schädigung der verspannten Bauelemente auch größere Achslasten ermöglicht.

Die höchsten Spannungen treten in der Querstrebe 3 bei wechselseitiger Radeinfederung jeweils im unmittelbaren Übergangsbereich zu den Längs­ lenkern 1, 2 auf, und zwar jeweils im Bereich der beiden Schenkelenden. Um Spannungsspitzen in diesem Bereich abzubauen, weisen die beiden Längs­ lenker 1, 2 und das Druckstück 11, 11′, 11′′ jeweils im Bereich der ein­ laufenden Schenkelenden in der Draufsicht etwa dreieckförmige, zur Fahr­ zeugmitte hin vorspringende kleine Ausleger 14 auf.

Von Vorteil kann es auch sein, zumindest einen Teil der miteinander ver­ klemmten Bauteile, d. h. die Enden der Querstrebe 3, die Druckstücke 11, oder die Ausformungen 15 im Klemmbereich jeweils mit einer dünnen gummi­ artigen Beschichtung zu versehen, wodurch die Querstrebe bei Verdrehbe­ anspruchung relativ zu den benachbarten Bauteilen leicht schieben kann, was mit einer entsprechenden Verminderung der verwölbungsbedingten Spannungen einhergeht. Eine Beeinträchtigung der eigentlichen Achsgeometrie ist hiermit nicht verbunden. Anstelle einer Beschichtung kann natürlich auch eine dünne gummiartige Trennlage zwischen die einzelnen Bauteile gelegt werden.

Um die auftretenden Spannungen im Einlaufbereich der Querstrebe 3 abzu­ bauen, ist es grundsätzlich auch möglich, die Ausformungen 15 und/oder die Druckstücke 11 in diesem Bereich - z. B. durch eine leichte Anfasung - so auszubilden, daß sich ein vergleichsweiser sanfter Ubergang vom nicht eingespannten zum fest eingespannten Teil der Querstrebe ergibt.

In den Fig. 3 und 4 sind zwei vorteilhafte Varianten der Querstrebenan­ bindung dargestellt. Bei diesen Anordnungen sind die Ausformungen weder fahrbahnseitig noch aufbauseitig, sondern an den lagerseitigen Stirnseiten der beiden Längslenker 1, 2 angeordnet und mit 15′ bzw. 15′′ beziffert. Die Enden der wiederum als V-Profil ausgebildeten Querstrebe 3′ bzw. 3′′ sind demzufolge von vorn gegen die Längslenker 1, 2 gespannt, wobei die erforderlichen Druckstücke 11′ bzw. 11′′ in vorteilhafter Weise mit den Lenkerlagern 7 bzw. 6 jeweils eine integrierte Baueinheit bilden. lm Gegen­ satz zum Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 ist in diesen Aus­ führungsbeispielen die im Querschnitt V-förmige Querstrebe 3′ bzw. 3′′ räumlich derart angeordnet, daß ihre "Spitze" - in der Seitenansicht - etwa in der Mitte der Längslenker 1 bzw. 2 liegt und die beiden Profil­ schenkel schräg nach vorne bzw. schräg nach hinten verlaufen.

lm Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist eine Achsaufhängung dargestellt, bei der die die beiden Längslenker 1, 2 miteinander verbindende Querstrebe durch zwei aufeinandergelegte Teilquerstreben, nämlich 3 und 3′′′ gebildet wird. Im Bereich der eingespannten Enden ist zwischen die beiden Teilquer­ streben 3, 3′′, jeweils eine im wesentlichen unelastische, vorzugsweise metallische Zwischenlage 16 zwischengelegt, durch welche einerseits die über das Druckstück 11 aufgebrachten Klemmkräfte übertragen werden und andererseits gewährleistet wird, daß die beiden Teilquerstreben entlang ihrer nicht eingespannten Länge berührungsfrei nebeneinander liegen.

Durch die Verwendung aufeinandergelegter Teilquerstreben ist es in ein­ facher Weise möglich, mit den gleichen Bauelementen, nämlich den einzelnen Teilquerstreben, ein weites Spektrum von Fahrzeugachslasten abzudecken, weil dadurch eine große Variationsbreite bezüglich der aufzunehmenden Biegemomente und der aufzubringenden Torsionsmomente (Stabilisatorwirkung) ermöglicht wird. Durch Variation der Dicke der Zwischenlage 16 kann darüber hinaus zusätzlich in einfacher Weise das Widerstandsmoment der Gesamtquer­ strebe verändert werden, da eine Veränderung der Dicke auch eine Veränderung des gegenseitigen Abstandes der Schubmittelpunkte S ₁ und S ₂ der beiden Teilquerstreben zur Folge hat.

In den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 5 sind jeweils etwa V-förmige Querstrebenprofile dargestellt. Die Erfindung ist jedoch auf derartige Querstreben nicht beschränkt. Grundsätzlich kann jede bekannte biegesteife und torsionsweiche Querstrebe Anwendung finden, wobei es sich versteht, daß im Falle des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 5 nur aufeinanderstapel­ bare Querstrebenprofile Anwendung finden können, also z. B. V-, U-, Z­ oder Hutprofile.

Die Erfindung ist auch nicht beschränkt auf Verbund- oder Koppellenkerachsen, wie sie als Beispiel in Fig. 1 dargestellt ist. Sie ist sinngemäß auch anwendbar bei Torsionskurbelachsen, bei denen eine biegesteife, jedoch torsionsweiche Querstrebe in Höhe der Radachsen angeordnet ist und die beiden Längslenker als zwar im wesentlichen biegesteife, aber torsions­ weiche Elemente ausgebildet sind. Bei derartigen Torsionskurbelachsen wird die erfindungsgemäße Verklemmung dann nicht zwischen der Querstrebe und den beiden Längslenkern, sondern zwischen der Querstrebe und den mit den Längslenkern verbundenen Radträgern oder Achszapfen vorgenommen, wobei die Querstrebe ähnlich den dargestellten Ausführungsbeispielen nach Bedarf entweder von unten, von oben oder von hinten an die Radträger angeklemmt wird.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist noch eine der gegenseitigen Fixierung der miteinander verklemmten Bauteile dienende Schraube 17 vorgesehen, die sich durch entsprechende, nicht weiter dargestellte Bohrungen der beiden Teilquerstreben 3, 3′ und der Zwischenlage 16 hindurcherstreckt. Anstelle einer Schraube kann auch ein Fixierstift vorgesehen werden. Bei Verwendung einer Schraube kann diese natürlich ebenfalls zur Verspannung mit herangezogen werden. Es ist natürlich auch möglich, anstelle eines solchen Fixierstiftes bzw. einer solchen Fixierschraube im Einspannbereich der Querstrebe Ausschnitte anzuordnen, in die erhabene Nocken der Ausformungen 15 hineingreifen.

Die Erfindung läßt sich in einfacher Weise sowohl bei gegossenen und ge­ schmiedeten als auch bei geschweißten Längslenkern realisieren.

Claims (10)

1. Achsaufhängung für Kraftfahrzeuge, bestehend aus zwei Längslenkern, die einenends - vorzugsweise mittels gummielastischer Lager - schwenkbar am Fahrzeugaufbau angelenkt und anderenends mit Fahrzeugräder tragenden Achszapfen oder Radträgern verbunden sind, und mit einer biegesteifen, aber torsionsweichen Querstrebe, deren Enden winkelsteif mit den beiden Längslenkern in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen der Querstrebe (3, 3′, 3′′, 3′′′) und den Längslenkern (1, 2) oder mit den Längslenkern verbundenen Achszapfen oder Radträgern jeweils als Klemmverbindung ausgebildet ist.

2. Achsaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längslenker (1, 2) oder die Achsschenkel bzw. Radträger jeweils mit einer der Querschnittsform der Querstrebe (3, 3′, 3′′) angepaßten, quer zur Längslenkerlängserstreckung verlaufen­ den Ausformung (15, 15′, 15′′) versehen sind, in die die Enden der Querstrebe (3, 3′, 3′′) eingelegt und mittels eines ebenfalls der Quer­ schnittsform der Querstrebe angepaßten Druckstückes (11, 11′, 11′′) eingespannt sind.

3. Achsaufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstücke (11, 11′, 11′′) mittels Schraubvorrichtungen (12, 13) gegen die Längslenker (1, 2) oder die Achsschenkel bzw. Radträger geschraubt sind.

4. Achsaufhängung nach Anspruch 2 oder 3, mit einer Querstrebe mit einem etwa V-, U-, Z- oder hutförmigen Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstrebe durch mindestens zwei aufein­ andergelegte Teilquerstreben (3, 3′′′) gebildet ist, deren mit den Längslenkern (1, 2) oder den Achsschenkeln bzw. Radträgern verklemmten Enden voneinander jeweils durch Klemmkräfte übertragende Zwischenlagen (16) getrennt sind.

5. Achsaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der miteinander verklemmten Bauteile (Querstrebe 3, 3′, 3′′, 3′′′, Druckstücke 11, 11′, 11′′, Aus­ formungen 15, 15′, 15′′ und Zwischenlagen 16) im Klemmbereich eine gummiartige Beschichtung aufweist oder zwischen ihnen eine dünne gummi­ artige Trennlage angeordnet ist.

6. Achsaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der nach Art einer Verbund- oder Koppellenkerachse starre, biege- und torsionssteife Längs­ lenker vorgesehen sind und die Querstrebe an diesen in einem gewissen Abstand zu deren aufbauseitigen Lenkerlagern befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausformungen (15, 15′, 15′′) an den Längslenkern (1, 2) angeordnet sind.

7. Achsaufhängung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausformungen (15) fahrbahnseitig angeordnet sind und die Querstrebe (3, 3′′′) von unten gegen die Längslenker (1, 2) gespannt ist.

8. Achsaufhängung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausformungen aufbauseitig angeordnet sind und die Querstrebe von oben gegen die Längslenker gespannt ist.

9. Achsaufhängung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausformungen (15′, 15′′) an den lager­ seitigen Stirnseiten der Längslenker (1, 2) angeordnet sind und daß die die Querstrebe (3′, 3′′) gegen die Längslenker (1, 2) klemmenden Druckstücke (11′, 11′′) mit den Lenkerlagern (7) jeweils eine integrierte Baueinheit bilden.

10. Achsaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der nach Art einer Torsionskurbelachse im wesentlichen biegesteife, aber torsions­ weiche Längslenker vorgesehen sind und die Querstrebe im Bereich der Radachsen vorzugsweise an mit den Längslenkern starr verbundenen Rad­ trägern befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausformungen fahrbahnseitig, aufbau­ seitig oder an der von den Längslenkern abgekehrten Seite der Radträger angeordnet sind und daß die Querstrebe von unten, von oben oder von der den Längslenkern abgekehrten Seite her gegen die Radträger gespannt ist.