JP2005029155A - トーションビーム式アクスルのための、鋼から成るクロスストラット - Google Patents

Abstract

【課題】減じられた重量で高い剛性を有する、トーションビーム式アクスルのための、鋼から成るクロスストラットを提供する。
【解決手段】少なくとも１つの脚（２，３；２ａ，３ａ）の自由な端部に、中空プロファイル状に湾曲した長さ区分（５，５ａ）が設けられており、かつ該長さ区分（５，５ａ）がその端面（６，６ａ）の領域で、脚（２，３；２ａ，３ａ）の内側の表面（１０）または外側の表面（７，７ａ）に接合されているようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、トーションビーム式アクスルのための、鋼から成るクロスストラットであって、該クロスストラットがその長さの大部分にわたって、Ｕ字形またはＶ字形の単層の横断面プロファイルを有しており、該横断面プロファイルが、２つの脚と、該脚を結ぶ、１つの弓形の嶺区分とから成る形式のものに関する。

クロスストラットは自動車のためのトーションビーム式リヤアクスルの中心的なエレメントを形成する。クロスストラットを介して、ねじり剛性、トー剛性およびキャンバー剛性の大半が規定され得る。ただし、これらの剛性は個々に調節されることはできない。

背景技術として、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６０５２８３号明細書に基づく、Ｖ字形の横断面を有する、トーションビーム式アクスルのための、鋼から成るクロスストラットが挙げられる。この横断面プロファイルは単層である。この種のクロスストラットは比較的容易に、かつ僅かな手間をかけるだけで製作することができる。そのねじり率（Ｔｏｒｓｉｏｎｓｒａｔｅ）は例えばブランクのトリミングを介して簡単に調節可能である。しかし、単層の横断面プロファイルの欠点は大抵の場合その重量の高さである。その結果として、ねじり率を高くすると、脚または該脚を結ぶ弓形の嶺区分の厚さが大きくなって、全く不可能ではないにしても、その製作は少なくとも困難になる。

トーションビーム式アクスルのための、鋼から成るクロスストラットの別の構造形態がドイツ連邦共和国特許出願公開第４４１６７２５号明細書に記載されている。このクロスストラットは、実質的にＵ字形の横断面を有しているが、このＵ字形の横断面は円環状の管の押し込みにより形成されている。この場合、壁の肉厚が減じられることができるので、使用される材料との関連で、高いねじり率が達成可能であって、このことはクロスストラットの重量の減少を伴う。しかし、そのような構造形態の欠点は限定的な寿命にある。それというのは、使用される材料量が僅かであることに基づき、材料が比較的迅速に疲労するからである。さらに、ねじり率の微調整における問題も生じる。微調整は横断面輪郭を介してのみ達成可能である。しかも、このことは複数の成形工具を準備しなければならないことを意味し、このことは製作コストにネガティブな影響を及ぼす。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６０５２８３号明細書 ドイツ連邦共和国特許出願公開第４４１６７２５号明細書

したがって本発明の課題は、背景技術から出発して、減じられた重量で高い剛性を有する、トーションビーム式アクスルのための、鋼から成るクロスストラットを提供することである。

この課題を解決するために本発明の構成では、少なくとも１つの脚の自由な端部に、中空プロファイル状に湾曲した長さ区分が設けられており、かつ該長さ区分がその端面の領域で、脚の内側の表面または外側の表面に接合されているようにした。

本発明の構成では、Ｕ字形またはＶ字形の横断面プロファイルの、一方の脚だけが、その自由な端部に、中空プロファイル状に湾曲した長さ区分を有していてよい。しかも、この長さ区分はその端面の領域で、脚の内側の表面または外側の表面に接合される。もちろん、クロスストラットの両方の脚が、そのような長さ区分を有していてもよい。この場合、長さ区分が両脚の外面または両脚の内面に接合されてもよいし、または一方の長さ区分が一方の脚の外面に、他方の長さ区分が他方の脚の内面に接合されてもよい。

中空プロファイル状に湾曲した各長さ区分はブランクからクロスストラットを製作すると同時に丸められることができる。ただし、前もって製作されたＵ字形またはＶ字形のプロファイルに事後的に、少なくとも１つの中空プロファイル状に湾曲した長さ区分が設けられてもよい。このことは有利にはロールがけにより実施される。

クロスストラットの、本発明による構成は今や、中空プロファイル状に湾曲した長さ区分を介してねじり率に適当に影響を及ぼすことを許可する。クロスストラットの、残りの領域は、一方でトー剛性ならびにキャンバー剛性を調節し、他方でクロスストラットのずれの中心の位置を調節するために使用される。

それゆえ、本発明はＵ字形またはＶ字形のプロファイルに関する変更を著しく広範に許可し、脚は直線的に形成されても、または湾曲して形成されてもよい。さらに、脚の間に設けられた嶺区分の、弓形の湾曲はその曲線経過の点で、脚の構成と関連して、トー剛性およびキャンバー剛性ならびにずれの中心を規定するために援用されることができる。その一方で今や、中空プロファイル状に湾曲した長さ区分の個数、つまり一方の脚に設けられているのか、または両方の脚に設けられているのかを介して、かつ長さ区分の横断面の構成、ならびに脚の長さ経過における長さ区分の端面の接合により、ねじり率は繊細に調節されることができる。

大量生産の意味で言えば、特許請求項２に基づき、長さ区分の端面がほぼ、脚の内側または外側の表面の長さ中央を延在していると有利である。

ただし、特許請求項３に応じて、端面が脚から嶺区分への移行領域を延在していてもよい。

別の有利な構成では、特許請求項４の特徴に基づき、長さ区分の、端面を含む縁領域が、脚の内側の表面に対して平行に延びており、かつ長さ区分の端面が、内側または外側の表面に対して直角に延在している。この場合、内側および外側の表面に対して平行に延びる縁領域の長さはやはり広範に変更可能である。

別の実施形態は特許請求項５の特徴に見て取れる。これによれば、長さ区分の端面が、脚の内側または外側の表面と相俟って、９０゜よりも小さく寸法設定されている角度を成す平面内で延びている。

特許請求項６に基づき、長さ区分が溶接により内側または外側の表面に接合されていると特に有利である。この場合、特にレーザビーム溶接が用いられ得る。ただし、別の溶接法を使用しても問題はない。

以下に図面を参照しながら本発明の実施例について詳説する。

図１には、符号１により、トーションビーム式リヤアクスルのための、鋼から成る単層のクロスストラットが示されている。クロスストラット１はその長さの大部分にわたって、Ｕ字形の横断面プロファイルを有しており、Ｕ字形の横断面プロファイルは２つの脚２，３と、該脚２，３を結ぶ弓形の嶺区分４とから構成される。

両脚２，３の自由な端部には、その都度１つの、中空プロファイル状に湾曲した長さ区分５が設けられている。長さ区分５の端面６はほぼ、脚２，３の外側の表面７が嶺区分４へと移行する領域を延在している。長さ区分５の、端面６を含む縁領域８は脚２，３の、外側の表面７に対して平行に延びている。端面６は外側の表面７に対して直角に延在している。

中空プロファイル状に湾曲した長さ区分５の縁領域８はレーザビーム溶接により、矢印９で示されている通り、外側の表面７に溶接されている。

クロスストラット１は金属薄板ブランクの曲げおよびロールがけにより製作されている。

図２に示したクロスストラット１ａの実施形態は図１に示した実施形態とは、一方の脚２の自由な端部にのみ、中空プロファイル状に湾曲した長さ区分５が設けられている点で異なる。その他の点では、クロスストラット１ａは図１に示したクロスストラット１に相当するので、再度の言及は省略する。

図３に示したクロスストラット１ｂもやはり単層のＵ字形の横断面プロファイルを有しており、Ｕ字形の横断面プロファイルは２つの脚２，３と、該脚２，３を結ぶ弓形の嶺区分４とから構成される。

図１および図２に示したクロスストラット１，１ａとは異なり、一方の脚３の自由な端部に設けられた、中空プロファイル状に湾曲した長さ区分５が、その端面６の領域で、脚３の外側の表面７に接合されているのに対し、他方の脚２の自由な端部に設けられた、中空プロファイル状に湾曲した長さ区分５は、その端面６の領域で、脚２の内側の表面１０に接合されている。

この場合も、長さ区分５の、端面６を含む縁領域８は、脚３の外側の表面７もしくは脚２の内側の表面１０に対して平行に延びている。端面６はその都度の表面７もしくは１０に対して直角に延びている。

縁領域８の、外側の表面７もしくは内側の表面１０への固定はやはりレーザビーム溶接によって行われ、このことは矢印９により概略的に図示されている。

図４に示したクロスストラットの実施形態の場合、やはり両脚２，３に、中空プロファイル状に湾曲した長さ区分５が設けられているが、両者とも脚２，３の内側の表面１０に接合されている。長さ区分５の、端面６を含む縁領域８は内側の表面１０に対して平行に延びており、かつ長さ区分５の端面６は、脚２，３から嶺区分４への移行領域で、内側の表面１０に対して直角に延在している。

縁領域８の、内側の表面１０への接合はレーザビーム溶接によって行われ、矢印９により図示されている。

図４に示したクロスストラット１ｃに、図２に示したクロスストラット１ａに依拠して、唯一の長さ区分５が、脚２，３のうちのいずれか一方に設けられているだけでもよい。

図５に示したクロスストラット１ｄも、２つの脚２，３と、該脚２，３を結ぶ弓形の嶺区分４とを備えたＵ字形の横断面プロファイルを有している。

両脚２，３には、中空プロファイル状に湾曲した長さ区分５ａが設けられており、両者は脚２，３の外側の表面７に接合されている。この場合、長さ区分５ａの端面６ａは、脚２，３の外側の表面７と相俟って、９０゜よりも小さく寸法設定されている角度αを成す平面Ｅ内に配置されている。

長さ区分５ａの、脚２，３との接合は有利にはすみ肉溶接シーム１１により、ミグ溶接法／マグ溶接法の方法で実施される。

２つの長さ区分５ａの代わりに、図５のクロスストラット１ｄに、唯一の外側の長さ区分５ａが設けられていてもよい。

さらに、図３に示した図面と同様に、一方の長さ区分５ａを内側に、他方の長さ区分５ａを外側に設けることも可能である。

また、一方の脚２または３の内面１０にのみ、長さ区分５ａが設けられていてもよい。接合は図５を参照しつつ説明した通りに実施される。

図６には、Ｖ字形の横断面プロファイルを備えたクロスストラット１ｅが示されており、Ｖ字形の横断面プロファイルは、２つの脚２ａ，３ａと、該脚２ａ，３ａを結ぶ弓形の嶺区分４ａとから構成される。

この実施形態では、やはり中空プロファイル状に湾曲した長さ区分５が、図１〜図４に相応した形で、脚２ａ，３ａの自由な端部に設けられており、長さ区分５はレーザビーム溶接（矢印９）により脚２ａ，３ａの外側の表面７ａに、脚２ａ，３ａの長さの中程で結合される。

図６に示したクロスストラット１ｅも、図２〜図４に基づく実施形態に依拠して、２つの内側の長さ区分５が設けられていてもよいし、１つの内側の長さ区分５と１つの外側の長さ区分５とが設けられていてもよいし、または唯一の内側の長さ区分５が設けられていてもよい。

第１の実施形態のトーションビーム式アクスルのためのクロスストラットの横断面図である。 第２の実施形態のトーションビーム式アクスルのためのクロスストラットの横断面図である。 第３の実施形態のトーションビーム式アクスルのためのクロスストラットの横断面図である。 第４の実施形態のトーションビーム式アクスルのためのクロスストラットの横断面図である。 第５の実施形態のトーションビーム式アクスルのためのクロスストラットの横断面図である。 第６の実施形態のトーションビーム式アクスルのためのクロスストラットの横断面図である。

符号の説明

１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ） クロスストラット、 ２，２ａ 脚、 ３，３ａ 脚、 ４，４ａ 嶺区分、 ５，５ａ 長さ区分、 ６，６ａ 端面、 ７，７ａ 外側の表面、 ８ 縁領域、 ９ 矢印、 １０ 内側の表面、 １１ すみ肉溶接シーム、 Ｅ 平面、 α 外側の表面７と平面Ｅとの間の角度

Claims (6)

1. トーションビーム式アクスルのための、鋼から成るクロスストラットであって、該クロスストラットがその長さの大部分にわたって、Ｕ字形またはＶ字形の単層の横断面プロファイルを有しており、該横断面プロファイルが、２つの脚（２，３；２ａ，３ａ）と、該脚（２，３；２ａ，３ａ）を結ぶ、１つの弓形の嶺区分（４，４ａ）とから成る形式のものにおいて、少なくとも１つの脚（２，３；２ａ，３ａ）の自由な端部に、中空プロファイル状に湾曲した長さ区分（５，５ａ）が設けられており、かつ該長さ区分（５，５ａ）がその端面（６，６ａ）の領域で、脚（２，３；２ａ，３ａ）の内側の表面（１０）または外側の表面（７，７ａ）に接合されていることを特徴とする、トーションビーム式アクスルのための、鋼から成るクロスストラット。
2. 長さ区分（５，５ａ）の端面（６，６ａ）が、脚（２，３；２ａ，３ａ）の内側または外側の表面（１０，７，７ａ）の長さの中程を延在している、請求項１記載のクロスストラット。
3. 長さ区分（５，５ａ）の端面（６，６ａ）が、内側または外側の表面（１０，７，７ａ）から嶺区分（４，４ａ）への移行領域を延在している、請求項２記載のクロスストラット。
4. 長さ区分（５）の、端面（６）を含む縁領域（８）が、脚（２，３；２ａ，３ａ）の内側または外側の表面（１０，７，７ａ）に対して平行に延びており、かつ長さ区分（５）の端面（６）が、内側または外側の表面（１０，７，７ａ）に対して直角に延在している、請求項１から３までのいずれか１項記載のクロスストラット。
5. 長さ区分（５ａ）の端面（６ａ）が、脚（２，３；２ａ，３ａ）の内側または外側の表面（１０，７，７ａ）と相俟って、９０゜よりも小さく寸法設定されている角度（α）を成す平面（Ｅ）内で延びている、請求項１から３までのいずれか１項記載のクロスストラット。
6. 長さ区分（５，５ａ）が溶接により内側または外側の表面（１０，７，７ａ）に接合されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のクロスストラット。

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