DE4003922A1

DE4003922A1 - Verbundlenkerhinterachse fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE4003922A1
Application number: DE19904003922
Authority: DE
Inventors: Egon Dipl Ing Olszewski; Dieter Dr Ing Toepker
Original assignee: Benteler Deustchland GmbH
Current assignee: Benteler Deustchland GmbH
Priority date: 1990-02-09
Filing date: 1990-02-09
Publication date: 1991-08-14
Also published as: GB2241209A; GB9102723D0; DE4003922C2; FR2658128A1; GB2241209B; FR2658128B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbundlenkerhinterachse für Kraftfahrzeuge entsprechend den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Verbundlenkerhinterachse zählt durch die DE-PS 27 35 939 zum Stand der Technik. Die Querstrebe ist hierbei über ihre gesamte Länge V-förmig gestaltet. Die unter einem Winkel von etwa 45° zueinander angeordneten geraden Profilschenkel sind im Scheitelbereich der Quer strebe durch einen konkav gekrümmten Übergangsabschnitt miteinander verbunden. Die Stirnseiten der Querstrebe sind hinsichtlich des gekrümmten Scheitelbereichs sowie der Pro filschenkel so ausgespart, daß sie die angrenzenden rohr förmigen Längslenker über etwa 180° umfassen. Dabei liegen die freien Enden der Profilschenkel etwa in den durch die Längsachsen der Längslenker verlaufenden Vertikalebenen, während der konkav gekrümmte Scheitelbereich etwa in der durch die Längsachsen verlaufenden horizontalen Ebene an die Längslenker angeschlossen ist.

In den Verbindungsbereichen der Querstrebe mit den Längs lenkern sind schuhförmige Knotenbleche eingeschweißt. Vor den Spitzen der an die Querstrebe geschweißten Schenkel der Knotenbleche sind in den Scheitelbereich der Querstrebe Sicken quer eingedrückt. Diese Sicken im Gebiet des größten Steifigkeitspunkts sollen eine Art Wellenbrechereffekt be wirken und den Spannungsverlauf im Verbindungsbereich gün stig beeinflussen.

Aufgrund des vorgeschilderten Sachverhalts sowie der Maß nahme, daß die sich durch die Winkelhalbierende der Quer strebe erstreckende Ebene in der durch die Längsachsen der Längslenker verlaufenden Horizontalebene liegt, besteht bei der bekannten Bauart der Nachteil, daß der Schubmittel punkt einer derartigen Verbundlenkerhinterachse eindeutig festgelegt wird und eine Variation des Schubmittelpunkts nicht möglich ist. Folglich sind auch für die übrige Ge staltung der Fahrzeugkonstruktion, insbesondere für das Fahrverhalten, Einschränkungen vorprogrammiert.

Ein weiterer Nachteil ergibt sich dadurch, daß die ver gleichsweise weichen Profilschenkel der Querstrebe mehr oder weniger stark gegeneinander verschoben werden, wenn die Längslenker aufgrund der durch die Lasteinleitung über die Radaufnahmen induzierten Kräfte um ihre Längsachse verdreht werden. Die hierdurch im Bereich der Anbindungen der Quer strebe an die Längslenker erzeugten Wölb- und Biegespannun gen sind hoch, was mithin zu einer Herabsetzung der Stand zeit der Anbindungen der Querstrebe an die Längslenker führt.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebene Verbundlenkerhinterachse so auszugestalten, daß die Standzeit der Anbindungen der Quer strebe an die Längslenker ohne Beeinträchtigung der fahr charakteristischen Eigenschaften merklich verbessert wird.

Die Lösung dieses Problems besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.

Durch die Umformung des dachförmigen Stegs der Querstrebe zu ebenen Stegen in den den Längslenkern benachbarten Endab schnitten können die von den Radaufnahmen in die Längslenker induzierten Drehmomente nicht mehr dazu führen, daß die biegeweichen Profilschenkel der U-förmigen Endabschnitte sich merklich gegeneinander verschieben. Vielmehr werden die Profilschenkel drehmomententlastet und dadurch die im Be reich der Anbindungen der Querstrebe an die Längslenker entstehenden Wölb- und Biegespannungen erheblich reduziert, was auch bei Dauerbeanspruchungen der Verbundlenkerhinter achse deren Standzeit merklich heraufsetzt. Die geraden Stege der U-förmigen Endabschnitte der Querstrebe nehmen nahezu allein die in die Längslenker induzierten Drehmomente auf und leiten diese dann über die U-förmigen Endabschnitte in den biegesteifen dachförmigen Steg im mittleren Längen bereich der Querstrebe ein.

Die vorstehend erläuterten vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäßen Verbundlenkerhinterachse ergeben sich unabhängig davon, ob die rohrförmigen Längslenker einen kreisringförmigen, einen flach ovalen oder einen rechtecki gen Querschnitt mit abgerundeten Kanten aufweisen.

Eine weitere Entlastung der Profilschenkel der Querstrebe ergibt sich unter Anwendung der Merkmale des Anspruchs 2. Dies bedeutet, daß nur noch vergleichsweise kurze Längenab schnitte der Profilschenkel der U-förmigen Endabschnitte etwa in den durch die Längsachsen der Längslenker verlaufen den Vertikalebenen an die Längslenker geschweißt sind.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht in den Merkmalen des Anspruchs 3. Hierbei ist durch die Abwink lung der durch die Winkelhalbierende der Querstrebe verlau fenden Längsebene relativ zu der durch die Längsachsen der Längslenker verlaufenden Horizontalebene der Schubmittel punkt je nach Einbaulage der Querstrebe nach oben oder unten verlagert. Bei dieser Ausführungsform besteht außerdem die Möglichkeit, die ebenen Stege der U-förmigen Endabschnit te entweder im rechten Winkel zu ihren Profilschenkeln oder im rechten Winkel zu der durch die Längsachsen der Längslen ker verlaufenden Horizontalebene anzuordnen. Im letzteren Fall sind die ebenen Stege dann in dem Winkel zu ihren Pro filschenkeln abgewinkelt, wie auch die durch die Winkelhal bierende der Querstrebe verlaufende Ebene zu der Ebene abgewinkelt ist, die durch die Längsachsen der Längslenker verläuft.

Schließlich wird eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung in den Merkmalen des Anspruchs 4 gesehen. Danach sind die U-förmigen Endabschnitte länger als die benachbarten Schenkel der Knotenbleche bemessen. Hinter den Spitzen der Knotenbleche gehen die U-förmigen Endab schnitte dann weich in die V-Form des mittleren Längenbe reichs über. Damit ist die Anbindung der Knotenbleche aus schließlich im Bereich der U-förmigen Endabschnitte gewähr leistet. Auf diese Weise nimmt die viel torsionssteifere Konstruktion aus Knotenblech und U-förmigem Endenbereich der Querstrebe die bei induzierten Drehmomenten gefährdeten Anbindungen der Knotenbleche auf. Dabei ist es möglich, daß die zur Querstrebe parallelen Schenkel der Knotenbleche ganz oder teilweise stumpf an die ebenen Stege geschweißt werden. Die Querstrebe wird von den dynamischen Torsions- und Biegebelastungen ausreichend entlastet.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Draufsicht die Anbindung der Querstrebe einer Verbundlenkerhinterachse an einen Längslenker;

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Darstellung der Fig. 1 entlang der Linie II-II;

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Darstellung der Fig. 1 entlang der Linie III-III;

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Darstellung der Fig. 1 entlang der Linie IV-IV unter Fort lassung des Knotenblechs;

Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende Darstellung mit einem rechteckigen rohrförmigen Längslenker;

Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Linie VI-VI der Fig. 1 bei leicht verdrehter Querstrebe ohne Knotenblech und

Fig. 7 einen Querschnitt durch die Fig. 1 entlang der Linie VI-VI bei verdrehter Querstrebe und ohne Knotenblech entsprechend einer weiteren Ausführungsform.

Mit 1 ist in der Figur eine Hälfte einer Verbundlenker hinterachse für einen Personenkraftwagen bezeichnet.

Die Verbundlenkerhinterachse 1 umfaßt eine Querstrebe 2, die zwischen zwei rohrförmige Längslenker 3 (siehe auch Fig. 4) eingeschweißt ist. Die Querstrebe 2 verbindet nicht nur die beiden Längslenker 3, sondern wirkt unter anderem auch als Verdrehfeder, wenn z. B. die beiden Längslenker 3 gegen einander verschoben werden. Sämtliche Kräfte - insbesondere Torsions- und Biegekräfte - müssen hierbei über die Anbin dungen der Querstrebe 2 an die Längslenker 3 in die Quer strebe 2 eingeleitet werden.

Zur Verstärkung der Anbindungen der Querstrebe 2 an die Längslenker 3 ist zwischen jedem Längslenker 3 und dem be nachbarten Endabschnitt 4 der Querstrebe 2 ein schuhförmi ges Knotenblech 5 eingeschweißt.

Die Längslenker 3 sind an einem Ende mit Radaufnahmen 6 und am anderen Ende mit Gummilagern 7 zur Anlenkung an die Karosserie verbunden.

Wie die Fig. 1 und 3 zu erkennen geben, ist die Querstre be 2 im mittleren Längenbereich 8 mit zwei zueinander paral lel verlaufenden Profilschenkeln 9 versehen. Die Profilschen kel 9 sind durch einen V-artig profilierten dachförmigen Steg 10 miteinander verbunden. In den Endabschnitten 4 ist die Querstrebe 2 U-förmig umgeformt (Fig. 1 und 2), so daß zwischen den beiden parallelen Profilschenkeln 9 nunmehr ein ebener Steg 11 vorgesehen ist. Die Länge jedes U-förmi gen Endabschnitts 4 ist so bemessen, daß der parallel zur Querstrebe 2 verlaufende Schenkel 12 des Knotenblechs 5 mindestens teilweise stumpf auf den ebenen Steg 11 des U- förmigen Endabschnitts 4 geschweißt werden kann.

Die Stirnseite 13 des ebenen Stegs 11 ist im Bereich des Längslenkers 3 entsprechend dessen Kontur ausgespart (siehe auch Fig. 4), wobei der ebene Steg 11 den Längslenker 3 etwa mit 180° umgreift.

Ferner ist der Fig. 1 zu entnehmen, daß in den U-förmigen Endabschnitten 4 der Querstrebe 2 die Profilschenkel 9 verkürzt sind. Die Länge der Verkürzung entspricht etwa dem Durchmesser eines Längslenkers 3. Der Kurvenverlauf 14 der Verkürzung ist konkav. Dadurch ist die Länge der Profilschenkel 9 im Bereich ihrer etwa in der durch die Längsachse 15 des Längslenkers 3 verlaufenden Vertikalebene liegenden Stirnseiten 16 etwa gleich dem fünften Teil ihrer ursprünglichen Länge im mittleren Längenbereich 8 der Quer strebe 2 bemessen.

Die vorstehend erläuterte Ausführungsform hat die Eigen schaft, daß durch Lasteinleitung über die Radaufnahmen 6 in den Längslenkern 3 induzierte Drehmomente - der Drehpunkt liegt im Gummilager 7 in Punkt 17 - über die spezielle Aus bildung der Querstrebe 2 an die Längslenker 3 von der Quer strebe 2 aufgenommen werden, ohne daß sich dabei die Profil schenkel 9 gegeneinander verschieben.

Die Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform mit einem rechtecki gen Längslenker 3. Auch hierbei ist zu erkennen, daß der ebene Steg 11 im U-förmigen Endabschnitt 4 der Querstrebe 2 den Längslenker 3′ etwa um 180° umfaßt.

In der Fig. 6 ist dargestellt, daß die Winkelhalbierende 18 der Querstrebe 2 im Winkel α zu der durch die Längsachse 15 des Längslenkers 3 verlaufenden Ebene geneigt verläuft. In diesem Fall ist der ebene Steg 11 des U-förmigen Endab schnitts im rechten Winkel β von 90° zu den Profilschenkeln 9 angeordnet.

Bei der Ausführungsform der Fig. 7, wo die Querstrebe 2 ebenfalls um den Winkel α verdreht angeordnet ist, ist je doch der ebene Steg 11 des U-förmigen Endabschnitts 4 im rechten Winkel β zu der Längsachse 15 des Längslenkers 3 angeordnet.

Sowohl bei der Ausführungsform der Fig. 6 als auch bei der Ausführungsform der Fig. 7 ist der Schubmittelpunkt aus der durch die Längsachse 15 der Längslenker 3 verlaufenden Hori zontalebene nach unten verschoben.

Claims

1. Verbundlenkerhinterachse für Kraftfahrzeuge, die aus zwei rohrförmigen Längslenkern (3, 3′) und einer zwischen die Längslenker (3, 3′) eingeschweißten, im Querschnitt etwa V-förmigen Querstrebe (2) besteht, dadurch ge kennzeichnet, daß der mittlere Längenbereich (8) der Querstrebe (2) aus zwei zueinander parallel verlaufen den Profilschenkeln (9) sowie einem diese Profilschenkel (9) verbindenden dachförmigen Steg (10) gebildet ist und die Endabschnitte (4) der Querstrebe (2) in jeweils einen U- förmigen Querschnitt mit einem ebenen Steg (11) zwischen den parallelen Profilschenkeln (9) umgeformt sind, dessen Stirn seite (13) entsprechend der Kontur des angrenzenden Längs lenkers (3, 3′) ausgespart ist und diesen Längslenker (3, 3′) über etwa 120° bis 180° umgreift.

2. Verbundlenkerhinterachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den U-förmigen Endab schnitten (4) der Querstrebe (2) die Profilschenkel (9) über eine etwa dem Durchmesser eines Längslenkers (3, 3′) entsprechende Länge der Querstrebe (2) bogenförmig konkav verkürzt sind und ihre Länge im Bereich ihrer Stirnseiten (16) etwa dem fünften Teil ihrer ursprünglichen Länge im mittleren Längenbereich (8) der Querstrebe (2) bemessen ist.

3. Verbundlenkerhinterachse nach Anspruch 1 oder 2, bei der die durch die Winkelhalbierende (18) der Querstrebe (2) verlaufende Längsebene im Winkel (α) zu der durch die Längs achse (15) der Längslenker (3, 3′) verlaufenden Ebene geneigt vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der ebene Steg (11) der U-förmigen Endabschnitte (4) der Querstrebe (2) in einem Winkel (β) von 90° zu den Profil schenkeln (9) oder zu den Längsachsen (15) der Längslenker (3, 3′) angeordnet ist.

4. Verbundlenkerhinterachse nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit schuhförmigen Knotenblechen (5) zwischen den Längslen kern (3, 3′) und der Querstrebe (2), dadurch ge kennzeichnet, daß die in Längsrichtung der Quer strebe (2) gemessene Erstreckung der U-förmigen Endab schnitte (4) größer als die Länge der an den U-förmigen Endabschnitten (4) befestigten Schenkel (12) der Knoten bleche (5) bemessen ist.