DE4413636A1

DE4413636A1 - Druckstrebe

Info

Publication number: DE4413636A1
Application number: DE4413636A
Authority: DE
Inventors: Einhard Dipl Ing Kleinschmit; Peter Ing Grad Tattermusch
Original assignee: Daimler Benz AG; Mercedes Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1994-04-20
Filing date: 1994-04-20
Publication date: 1995-10-26
Anticipated expiration: 2014-04-21
Also published as: IT1276504B1; DE4413636C2; ITRM950201A0; ITRM950201A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckstrebe, insbesondere eine Lenkerstrebe bei einem Kraftfahrzeug, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Bei auf Zug und Druck beanspruchten Streben tritt oft, insbesondere im Fahrzeugbau, das Problem auf, daß sie im Falle des Versagens, beispielsweise bei einem Un fall, nicht brechen dürfen. Diese Forderung kann bei spielsweise aus Beweisgründen für eine Unfallursache gestellt werden.

Bei in bekannten Fahrzeugachsen eingebauten Streben wird diese Forderung weitgehend durch den Einsatz von Blech- und Schmiedeteilen erfüllt. Diese Forderung stellt jedoch eine Einschränkung für die Verwendung von preiswerten Werkstoffen mit geringer Dehnung für die Streben dar.

Da die bekannten Streben aus dem vorstehend genannten Grund meistens als Stahlschmiedeteile oder Aluminium schmiedeteile ausgebildet sind, sind die Herstellungs kosten für derartige Streben relativ hoch.

In der Zeitschrift VDI-Z 130, 1988, Nr. 3, März, Seite 77/78, ist eine Druckstrebe für das Fahrwerk eines Personenkraftwagens beschrieben, die in drei Ebenen gekrümmt ist und wechselnde Querschnitte aufweist. Die wechselnden Querschnitte werden aufgrund unterschied licher Knickbelastungen längs der Strebe vorgesehen. Auf die Verhältnisse in der Strebe während eines Knickvorganges geht der genannte Artikel jedoch nicht ein. Vielmehr befaßt er sich nur mit der Gestaltung des Lenkerprofiles bis zum Erreichen der maximalen Knicklast. Als Werkstoff wird hierbei ein Stahl C 45 mod. verwendet.

Eine weitere Strebe ist aus der DE 28 45 345 bekannt. Hierbei wird nur durch eine Kerbe bzw. eine vorgesehe ne Krümmung diejenige Stelle definiert, an der im Be lastungsfall das Ausknicken stattfinden soll. Um ihre Aufgabe erfüllen zu können, ist die Kerbe quer zur Knickrichtung der Strebe angeordnet. Hierdurch wird die Knickrichtung der Strebe genau definiert. Somit wird aus dem Knickfall ein Biegefall.

Die aus der US 5 062 656 bekannte Strebe zeigt einen ähnlichen Aufbau wie die bereits im Zusammenhang mit der DE 28 45 345 beschriebene Strebe.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu grunde, eine Druckstrebe vorzusehen, die bei einer Be lastung auf Knickung eine große Verformung ohne Bruch zuläßt und die aus einem kostengünstigen Werkstoff hergestellt werden kann, selbst wenn dieser nur eine geringe Dehnung aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale ge löst.

Durch die Veränderung des Querschnitts des Profiles während eines Knickvorganges können die auftretenden Spannungen innerhalb des Werkstoffes wesentlich redu ziert werden, so daß die Spannungen die Zugfestigkeit des Werkstoffes nicht überschreiten und ein Brechen der Druckstrebe aufgrund zu hoher Spannungen im Werk stoff vermieden wird.

Durch die Reduzierung des Biegewiderstandsmomentes des Profiles wird eine Zerstörung der Druckstrebe aufgrund zu hoher Biegespannungen im Werkstoff vermieden.

Nachfolgend ist anhand der Zeichnung ein Ausführungs beispiel der Erfindung prinzipmäßig beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Druckstrebe in unverformtem Zustand,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Druckstrebe in ver formtem Zustand, und

Fig. 4 einen weiteren Schnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1 in vergrößerter Darstellung, wobei der Querschnitt der Druckstrebe in ver formtem und unverformtem Zustand dargestellt ist.

Bezugnehmend auf Fig. 1 ist die Seitenansicht einer unverformten Druckstrebe dargestellt. Die Druckstrebe weist in unverformtem Zustand einen Lagerabstand a auf, sowie eine Höhe h. Wird die Druckstrebe 1 bela stet, so werden Kräfte F in Pfeilrichtung in die Druckstrebe 1 eingeleitet.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1, woraus die Querschnittsfläche der Druckstrebe 1 ersichtlich ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Druckstrebe 1 einen U-förmigen Querschnitt auf, es sind jedoch auch andere Querschnitte, bei spielsweise in H-Form oder V-Form, möglich.

Durch den Punkt S ist die neutrale Faser des Profiles verdeutlicht. Die neutrale Faser S gibt hierbei eine Linie an, auf der, bei einer Biegung der Druckstrebe 1, weder Zug- noch Druckspannungen im Werkstoff auf treten. Diese Linie verläuft in Längsrichtung der Druckstrebe 1 durch deren Schwerpunkt.

Die Maße e1 und e2 geben den sogenannten Randfaserab stand an, also den maximalen Abstand der äußersten Be reiche der Querschnittsfläche der Druckstrebe 1 von der neutralen Faser S.

Bezugnehmend auf Fig. 3 ist eine Seitenansicht der er findungsgemäßen Druckstrebe in verbogenem Zustand dar gestellt. Die Verbiegung der Druckstrebe 1 resultiert aus einem Überschreiten der zulässigen Knicklast. Der in Zusammenhang mit der Fig. 1 beschriebene Abstand der Lagerpunkte a hat sich nach dem Verbiegen auf ei nen Abstand a_v verringert.

Bei einem derartigen Biegevorgang hat sich jedoch auch das Widerstandsmoment der Querschnittsfläche der Druckstrebe 1 verändert, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Hierbei ist strichliniert der Ausgangszustand der Querschnittsfläche dargestellt, wie er bereits in Zu sammenhang mit der Fig. 2 beschrieben wurde.

Die durchgezogene Linie zeigt die neue Querschnitts form der Druckstrebe 1 nach dem Knick- bzw. Biegevor gang. Die neue Profilform weist eine neue neutrale Fa ser S_k auf, sowie neue Randfaserabstände e1_k und e2_k. Durch die Verformung des Querschnittes der Druckstrebe 1 haben sich die Randfaserabstände erheblich verklei nert.

Da die Spannungen innerhalb des Werkstoffes jedoch mit der Verringerung der Randfaserabstände abnehmen, wird durch die Verformung der Druckstrebe 1 eine Reduzie rung der im Werkstoff auftretenden Spannungen er reicht. Die Spannungen werden hierbei derart redu ziert, daß auch preiswerte Werkstoffe mit geringer Dehnung für die Herstellung von Druckstreben verwendet werden können.

Hervorgerufen wird die definierte Änderung des Quer schnittes durch eine Kerbe 2 im Steg 3 der Druckstrebe 1. Die Kerbe 2 verläuft längs der Druckstrebe 1. Auf grund der Kerbe 2, die eine Reduzierung der Quer schnittsfläche des Profiles im Mittelbereich des Ste ges 3 bewirkt, entsteht eine Gelenk- bzw. Scharnier funktion längs der Druckstrebe 1, so daß die Schenkel 4 der Druckstrebe 1 ihre Lage verändern, wenn die Druckstrebe 1 auf Knickung über ein bestimmtes Kraft niveau hinaus belastet wird, und hierdurch günstigere Randfaserabstände e1_k und e2_k entstehen. Die Schenkel 4 der Druckstrebe 1 sind hierbei in Richtung der Bie geachse bewegbar.

Bei der Verformung der Druckstrebe 1 verschiebt sich auch der Schwerpunkt und somit auch die neutrale Faser S, aus der ein neuer Schwerpunkt und eine neue neutra le Faser S_k wird.

Anstatt mit einer Kerbe 2 kann die Querschnittsverrin gerung im Bereich des Steges 3 der Druckstrebe 1 auch auf andere Art und Weise, beispielsweise durch eine Aushöhlung, erzielt werden. Wichtig ist lediglich, daß die Querschnittsfläche an einer bestimmten Stelle ver ringert ist, so daß eine definierte Verformung der Querschnittsfläche möglich ist.

Die Druckstrebe 1 muß stets so ausgeführt sein, daß die sie nicht bereits vor einem eventuellen Unfall bricht und der Fahrzeuglenker behaupten kann, daß es aufgrund der gebrochenen Druckstrebe 1 überhaupt erst zu dem Unfall kam.

Die Druckstrebe 1 soll jedoch nicht nur bei einem Un fall ausknicken bzw. sich verformen, sondern bei jeder übermäßig starken Belastung der Druckstrebe 1. Hierbei soll es jedoch nicht zu einem Bruch der Druckstrebe 1 kommen, vielmehr soll sich diese lediglich verformen.

Dadurch, daß nunmehr auch preiswertere Werkstoffe, al so Werkstoffe mit einer geringeren Dehnung, für die Herstellung der Druckstrebe 1 verwendet werden können, können auch preiswertere Herstellungsverfahren einge setzt werden, da die Herstellung der Druckstrebe 1 we niger aufwendig ist.

Claims

1. Druckstrebe, insbesondere Lenkerstrebe bei einem Kraftfahrzeug, mit einem Profil, das bei Knicklast eine große Verformung ohne Bruch zulassen soll, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil während eines Knickvorganges einen ver änderlichen Querschnitt dergestalt erhält, daß das Biegewiderstandsmoment reduziert wird.

2. Druckstrebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Randfaserabstände (e1, e2) des Profiles zur neu tralen Faser (S) reduzierbar sind.

3. Druckstrebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil zwei seitliche Schenkel (4) aufweist, die durch einen Steg (3) miteinander verbunden sind, wobei der Steg (3) nach Art eines Gelenkes oder Scharnieres bei Knicklast reagiert, wobei die bei den Schenkel (4) in Richtung der Biegeachse beweg bar sind.

4. Druckstrebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil wenigstens annähernd als U-Profil ausge bildet ist.

5. Druckstrebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil wenigstens annähernd als V-Profil ausge bildet ist.

6. Druckstrebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil wenigstens annähernd als H-Profil ausge bildet ist.

7. Druckstrebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenk- oder Scharnierfunktion durch eine Quer schnittsreduzierung des Steges (3) der Druckstrebe (1) erreichbar ist.

8. Druckstrebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsreduzierung als Kerbe (2), Aushöh lung oder dergleichen im mittleren Bereich des Ste ges (3) der Druckstrebe (1) ausgebildet ist.