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DE19808172B4 - Radaufhängung, bestehend aus Längslenkern und einem Torsionsquerträger, die miteinander verschweißt sind, sowie Einrichtungen zur Entlastung der Schweißnaht - Google Patents

Radaufhängung, bestehend aus Längslenkern und einem Torsionsquerträger, die miteinander verschweißt sind, sowie Einrichtungen zur Entlastung der Schweißnaht Download PDF

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DE19808172B4 DE19808172A DE19808172A DE19808172B4 DE 19808172 B4 DE19808172 B4 DE 19808172B4 DE 19808172 A DE19808172 A DE 19808172A DE 19808172 A DE19808172 A DE 19808172A DE 19808172 B4 DE19808172 B4 DE 19808172B4
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Abstract

Radaufhängung für ein Fahrzeug mit einer Fahrzeugkarosserie sowie einem Vorderradpaar und einem Hinterradpaar, umfassend:
ein Paar von Längslenkern (10), die sich in Bezug auf die Längsmittellinie des Fahrzeugs in seitlich symmetrischer Anordnung im Wesentlichen in Längsrichtung des Fahrzeugs erstrecken, wobei das vordere Ende der Längslenker jeweils schwenkbar an die Fahrzeugkarosserie montiert ist und das hintere Ende der Längslenker jeweils ein Vorder- oder Hinterrad (22) trägt, und
einen Torsionsquerträger (12) mit einem sich heckseitig öffnenden, im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt, der sich in Querrichtung des Fahrzeugs zwischen den beiden Längslenkern (10) erstreckt und an seinen beiden Enden mit den beiden Längslenkern (10) fest verschweißt ist, wodurch zwei im Wesentlichen U-förmige Schweißnähte ausgebildet sind, da
durch gekennzeichnet, dass
wenigstens einer der beiden öffnungsseitigen Ränder (12B) des Torsionsquerträgers (12) jeweils eine Einkerbung (38) an den beiden Enden des Torsionsquerträgers (12) aufweist, und
die beiden Längslenker (10) an einer Stelle in...

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Radaufhängung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Die im Folgenden verwendeten Formulierungen, wie "frontseitig", "heckseitig", "vorwärts", "rückwärts", "längs" und "quer" sind in dem auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik üblichen Sinn zu verstehen.
  • Die JP 7-276942 A offenbart eine Radaufhängung mit einem Torsionsquerträger, der mit seitlich angeordneten Längslenkern verschweißt ist und einen sich frontseitig öffnenden V-förmigen Querschnitt mit abgerundetem Boden aufweist. Eine ähnliche Radaufhängung ist in der DE 27 35 939 B1 offenbart. Der Torsionsquerträger ist an seinen beiden Enden jeweils über ein Knotenblech von im Wesentlichen U-förmigem Querschnitt mit seitlich angeordneten Längslenkern verschweißt. Die Knotenbleche umfassen jeweils den Stoßeckbereich zwischen dem entsprechenden Querträgerende und dem entsprechenden Längslenker in der Weise, daß das eine Seitenrandpaar der beiden im wesentlichen rechtwinklig zueinander ausgerichteten Seitenrandpaare des Knotenblechs über dem Torsionsquerträger angeordnet und mit diesem entlang des Seitenrandpaars verschweißt ist, während das andere Seitenrandpaar über dem entsprechenden Längslenker angeordnet und mit diesem entlang des anderen Seitenrandpaars verschweißt ist. Die Knotenbleche sind jeweils im Stoßeckbereich zwischen dem entsprechenden Torsionsquerträgerende und dem entsprechenden Längslenker von außerhalb des abgerundeten Bodenbereichs des im wesentlichen U-förmigen Querschnitts des Torsionsquerträgers in der Weise angebracht, daß der abgerundete Boden des im wesentlichen U-förmigen Querschnitts des Knotenblechs über dem abgerundeten Bodenbereich des im Wesentlichen U-förmigen Querschnitts des Torsionsquerträgers sitzt.
  • Bei der Radaufhängung gemäß der JP 7-276942 A ist jeweils an dem Abschnitt des Torsionsquerträgers in der Nähe des mit dem entsprechenden Längslenker verschweißten Endes eine Einkerbung ausgebildet, die in dem abgerundeten Bodenbereich des im Wesentlichen U-förmigen Querschnitts des Torsionsquerträgers liegt und die Funktion hat, eine im zentralen Bereich des Torsionsquerträgers auftretende, auf die Schweißnaht übertragene Spannung abzubauen.
  • Bei der Radaufhängung gemäß der DE 27 35 939 B1 ist an dem Abschnitt des Torsionsquerträgers in der Nähe des Endes des am Torsionsquerträger befestigten Knotenblechs eine Sicke ausgebildet, die ebenfalls in dem abgerundeten Bodenbereich des im wesentlichen U-förmigen Querschnitts des Torsionsquerträgers liegt und die Funktion hat, eine im zentralen Abschnitt des Torsionsquerträgers auftretende, auf die Schweißnaht übertragene Spannung abzubauen.
  • Bei diesen herkömmlichen Radaufhängungen, die jeweils einen Torsionsquerträger mit einem im wesentlichen U-förmigen umfassen, ist der Torsionsquerträger so ausgerichtet, daß sich sein im wesentlicher U-förmiger Querschnitt zu den Lagerstellen der beiden Längslenker hin öffnet. Da diese Längslenker üblicherweise an ihren frontseitigen Enden an der Fahrzeugkarosserie angelenkt sind, öffnet sich der im wesentliche U-förmige Querschnitt dieser herkömmlichen Torsionsquerträger daher frontseitig.
  • Üblicherweise erfährt der Torsionsquerträger einer derart konstruierten Radaufhängung bei einer ungleichmäßigen Schwenkbewegung der beiden Längslenker um die jeweilige Schwenkachse an deren frontseitigen Enden eine Verdrillung. Wenn der Torsionsquerträger aufgrund einer ungleichmäßigen Schwenkbewegung der beiden Längslenker verdrillt wird, erfährt der heckseitige Randabschnitt des Torsionsquerträgers, der von der Schwenkachse der Längslenker weiter entfernt ist als der frontseitige Randabschnitt des Torsionsquerträgers, daher eine stärkere Verdrillung als der frontseitige Randabschnitt.
  • Bei einem Torsionsquerträger mit einem im wesentlichen U-förmigen Querschnitt, z.B. wie vorstehend beschrieben, liegt die durch die Geometrie des Querschnitts bestimmte Torsionsachse näher im Bodenbereich des im Wesentlichen U-förmigen Querschnitts als an den freien bzw. öffnungsseitigen Rändern.
  • Für einen Torsionsquerträger, der einen derartigen U-förmigen Querschnitt aufweist und an seinen beiden Enden in der Weise mit den beiden Längslenkern verbunden ist, dass er als eine elastische Torsionsfeder fungiert, die bei einem ungleichmäßigen Ein- oder Ausfedern der Räder eine elastische Schwenkbewegung der beiden Längslenker um deren Schwenkachsen an deren frontseitigen Enden erlaubt, sollte daher eigentlich gelten, daß der Torsionsquerträger so ausgerichtet ist, dass der Bodenbereich des im Wesentlichen U-förmigen Querschnitts auf Seiten der frontseitigen Enden der Längslenker liegt und die öffnungsseitigen Ränder des im wesentlichen U-förmigen Querschnitts zu den freien Enden der Längslenker hin geöffnet sind, wodurch der Torsionsquerträger um eine Achse verdrillt werden würde, die so nah als möglich an der eigenen Torsionsachse liegt. Wenn der Torsionsquerträger so angeordnet wäre, würde die Verdrillung des Torsionsquerträgers bedingt durch eine ungleichmäßige Schwenkbewegung der beiden Längslenker normaler und ausgeglichener mit weniger unregelmäßigen Verformungen, die eine lokale Ermüdung des Trägermaterials hervorufen und die Lebensdauer des Torsionsquerträgers senken.
  • Aus der DE 195 42 105 A1 ist des Weiteren eine Radaufhängung mit einem Torsionsquerträger bekannt, der einen sich frontseitig öffnenden U-Querschnitt aufweist. An öffnungsseitigen Rändern der beiden Profilschenkel des U-Querschnitts sind im Bereich der Knotenstellen zu seitlich angeordneten Längslenkern spannungsentlastenden Einkerbungen ausgebildet.
  • Die DE 43 30 192 A1 und FR 2 701 901 A1 zeigen und beschreiben eine Radaufhängung, die die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aufweist.
  • Aus der DE 195 18 756 A1 ist eine Lenkeranordnung bekannt, bei der zwei Längslenker an einer Stelle in der Nähe einer sie verbindenden Querstrebe jeweils eine spannungsreduzierende Einkerbung aufweisen.
  • Bei einem Torsionsquerträger, der einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweist, erfahren die öffnungsseitigen Randabschnitte des Torsionsquerträgers, die relativ weit von der Torsionsachse entfernt liegen, bei einer Verdrillung des Torsionsquerträgers entsprechend eine relativ starke Dehnung. Wenngleich diese relativ starke Dehnung durch eine nahezu lineare Dehnung der relativ langen öffnungsseitigen Randabschnitte innerhalb des elastischen Bereichs ohne weiteres absorbiert wird, wodurch der Torsionsquerträger letztlich seine für eine hocheffiziente Radaufhängung hohe elastische Torsionsbiegsamkeit erhält, müssen die im Wesentlichen U-förmigen Schweißnähte die an den heckseitigen Randabschnitten des Torsionsquerträgers wirkende hohe Zugkraft schließlich als eine Kraft aufnehmen, die quer zur Schweißnaht in den Bereichen wirkt, die den heckseitigen, öffnungsseitigen Randabschnitten des Torsionsquerträgers entsprechen.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Radaufhängung, wie sie aus der DE 43 30 192 A1 oder FR 2 701 901 A1 bekannt ist, so weiterzubilden, dass nicht nur auf Ein-/Ausfederung der Räder sondern auch auf Querkräfte, z.B. bei einer Kurvenfahrt, zurückzuführende Spannungsbelastungen auf Schweißnähte zwischen dem Torsionsquerträger und den Längslenkern weitgehend unterbleiben.
  • Diese Aufgaben werden durch die Radaufhängung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist der Torsionsquerträger der Radaufhängung der vorstehend erwähnten Konstruktion so ausgerichtet, dass der im Wesentliche U-förmige Querschnitt des Torsionsquerträgers sich heckseitig öffnet und an wenigstens einem der beiden öffnungsseitigen Ränder des Torsionsquerträgers jeweils im Bereich der beiden Enden des Torsionsquerträgers, Einkerbungen wie auch an den beiden Längslenkern, dort jeweils an einer Stelle in der Nähe der am Torsionsquerträger ausgebildeten Einkerbungen, Einkerbungen vorgesehen sind.
  • Erfindungsgemäß werden die auf die Schweißnähte einwirkenden Zugspannungen effektiv vermindert, ohne dass das Torsionsverhalten des Torsionsquerträgers negativ beinflusst werden würde.
  • Bei der erfindungsgemäßen Radaufhängung kann der öffnungsseitige Rand des Torsionsquerträgers mit Ausnahme der beiden Abschnitte, an denen die Einkerbungen ausgebildet sind, im Wesentlichen geradlinig verlaufen.
  • Bei einer derartigen Konstruktion trägt die geradlinige Ausbildung der öffnungsseitigen Ränder des Torsionsquerträgers zu einem äußerst stabilen Verdrehverhalten des Torsionsquerträgers bei, während die Einkerbungen gleichzeitig die Abschnitte der nach dem geraden öffnungsseitigen Rand ausgerichteten Schweißnähte im Hinblick auf die starke Zugspannung in Querrichtung entlasten, die andernfalls auf diese Abschnitte wirken würde.
    •
  • Im folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die einzige 1 an einem Ausführungsbeispiel ausführlich beschrieben.
  • In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 einen Längslenker eines Längslenkerpaars, die in der Weise angeordnet sind, daß sie sich im wesentlichen in Längsrichtung einer (nicht dargestellten) Fahrzeugkarosserie, die eine Längsmittellinie 42 aufweist, erstrecken. Der Längslenker 10 ist an seinem, in der Figur oben liegenden, vorderen Ende über einen Lenker 16 schwenkbar an die Fahrzeugkarosserie montiert. Der Lenker 16 ist an seinem vorderen Ende über eine Gummibuchse 28 mit der Fahrzeugkarosserie und an seinem hinteren Ende über eine Gummibuchse 32 mit dem vorderen Ende des Längslenkers 10 verbunden, so daß der Längslenker 10 im allgemeinen um eine durch das Zentrum der Gummibuchse 28 gehende Schwenkachse 30 nach oben und unten schwenkbar ist. Der Lenker 16 ist gegenüber der Fahrzeugkarosserie um ein Zentrum 02 der Gummibuchse und bezüglich des vorderen Endes des Längslenkers 10 um eine vertikale Achse 34 horizontal kippbar. Das hintere Ende des Längslenkers 10 trägt eine Halterung 18, an der über eine Nabe ein Rad 22, d.h. in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Hinterrad, um eine Achse 20 drehbar gelagert ist. Am hinteren Ende des Längslenkers 10 ist ferner eine Halterung 24 angebracht, die einen Schaft 26 trägt, der mit dem unteren Ende eines in der Figur nicht dargestellten Stoßdämpfers verbunden ist.
  • Ein Torsionsquerträger 12, der in der Weise angeordnet ist, daß er sich im wesentlichen in Querrichtung der Fahrzeugkarosserie erstreckt, ist als ein bezüglich der Längsmittelinie 42 symmetrischer Träger mit einem zum Fahrzeug heck hin offenen U-förmigen Querschnitt vorgesehen. Der Torsionsquerträger 12 ist mittels eines im Torsionsquerträger montierten Torsionsstabs in Torsionsrichtung verstärkt und weist eine Torsionsachse 44 auf.
  • Die beiden Enden des Torsionsquerträgers 12 sind, wie es in der Figur gezeigt ist, entlang eines vorderen Randabschnitts 12A etwas vergrößert, während ein aus einem Paar von Plattenabschnitten gebildeter hinterer Randabschnitt 12B gegenüber dem vorderen Randabschnitt 12A in Querrichtung in der Weise gestreckt ist, daß er dem kurvenförmigen äußeren Profil des Längslenkers 10 angepaßt ist. Ein U-förmig ausgeschnittenes Ende 36 des Torsionsquerträgers 12 liegt somit am äußeren Profil des Längslenkers 10, der ein röhrenförmiges Bauteil ist, das in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Kreisquerschnitt besitzt, eng an. Der Torsionsquerträger 12 und die Längslenker 10 sind durch Lichtbogenschweißen oder dergleichen entlang einer dazwischen definierten Grenzlinie miteinander verschweißt, wobei entlang dem U-förmig ausgeschnittenen Ende 36 des Torsionsquerträgers 12 eine Schweißnaht ausgebildet ist. Die Linie 36 wird hierin nachstehend zweckmäßigerweise als "Schweißnaht" bezeichnet.
  • Die somit aus dem Paar von Längslenkern 10 und dem Torsionsquerträger 12 (der den Torsionsstab 14 aufweist) bestehende Lenkeranordnung verformt sich in Abhängigkeit von einer Relativwinkelbelastung zwischen den beiden Längslenkern in der Weise, daß der rechte Längslenker 10 und eine rechte Hälfte des Torsionsquerträgers 12 sich um eine gerade Linie 46 drehen, die das Zentrum der Gummibuchse 02 mit dem Schnittpunkt 01 zwischen der Fahrzeugmittellinie 42 und der Torsionsachse 44 des Torsionsquerträgers 42 verbindet, während der linke Längslenker und die linke Hälfte des Torsionsquerträgers, die beide in der Figur nicht dargestellt sind, sich um eine bezüglich der Längsmittellinie 42 zur Linie 46 symmetrische gerade Linie drehen, und zwar in eine Richtung, die der Drehrichtung des Verbunds aus dem rechten Längslenker und der rechten Hälfte des Torsionsquerträgers entgegengerichtet ist.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist an den beiden hinteren Randabschnitten 12B des Torsionsquerträgers 12 in der Nähe der zwischen dem Torsionsquerträger 12 und dem Längslenker 10 ausgebildeten Schweißnaht 36 eine Einkerbung 38, eigentlich ein Paar von Einkerbungen 38, ausgebildet, durch welche die über die Schweißnaht 36 übertragene Oberflächenzugspannung effektiv vermindert wird.
  • Wenn sich der Torsionsquerträger 12 aufgrund einer Relativwinkelbelastung zwischen dem linken und rechten Längslenker 10 verdrillt, wie es mit den kreisförmigen Pfeilen 48 angedeutet ist, ist die über die Schweißnaht übertragene Zugspannung an den hinteren Randabschnitten 12B am größten, da die hinteren Randabschnitte 12B im Verhältnis am meisten gestreckt werden, da sie am weitesten von der Torsionsachse 44 entfernt sind. Daher ist diese Position der Einkerbungen 38 die effektivste Position, um die über die Schweißnaht 36 übertragene Zugspannungsspitze zu vermindern.
  • Wenn der Längslenker 10 aufgrund einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs eine Quer- bzw. Seitenkraft erfährt, wie es mit den bogenförmigen Pfeilen 50 angedeutet ist, wodurch sich die Anordnung des Längslenkers 10 gegenüber dem Torsionsquerträger 12 in der Weise ändert, daß der Winkel zwischen dem Längslenker 10 und den hinteren Randabschnitten 12B des Torsionsquerträgers 12 größer oder kleiner wird, stellen die hinteren Randabschnitte 12B ebenfalls einen der Abschnitte dar, an denen über die Schweißnaht 36 eine große Zugspannung übertragen wird. Daher hat es sich als ebenfalls effektiv herausgestellt, an einer Stelle in der Nähe der Einkerbung 38 eine spannungsmindernde Einkerbung 40 auszubilden, die dem entgegenwirken soll, daß aufgrund ei ner Kurvenfahrt des Fahrzeugs über die Schweißnaht eine große Zugspannung aufgebracht wird.
  • Die Einkerbungen sind vorzugweise als muldenförmige oder flache moderate Kurven ausgebildet, wie es in 1 mit dem Bezugszeichen 38, 40 dargestellt ist.

Claims (2)

  1. Radaufhängung für ein Fahrzeug mit einer Fahrzeugkarosserie sowie einem Vorderradpaar und einem Hinterradpaar, umfassend: ein Paar von Längslenkern (10), die sich in Bezug auf die Längsmittellinie des Fahrzeugs in seitlich symmetrischer Anordnung im Wesentlichen in Längsrichtung des Fahrzeugs erstrecken, wobei das vordere Ende der Längslenker jeweils schwenkbar an die Fahrzeugkarosserie montiert ist und das hintere Ende der Längslenker jeweils ein Vorder- oder Hinterrad (22) trägt, und einen Torsionsquerträger (12) mit einem sich heckseitig öffnenden, im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt, der sich in Querrichtung des Fahrzeugs zwischen den beiden Längslenkern (10) erstreckt und an seinen beiden Enden mit den beiden Längslenkern (10) fest verschweißt ist, wodurch zwei im Wesentlichen U-förmige Schweißnähte ausgebildet sind, da durch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der beiden öffnungsseitigen Ränder (12B) des Torsionsquerträgers (12) jeweils eine Einkerbung (38) an den beiden Enden des Torsionsquerträgers (12) aufweist, und die beiden Längslenker (10) an einer Stelle in der Nähe der am Torsionsquerträger (12) ausgebildeten Einkerbungen (38) jeweils eine Einkerbung (40) aufweisen.
  2. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine öffnungsseitige Rand (12B) des Torsionsquerträgers (12) bis auf die beiden Abschnitte, an denen die Einkerbungen (38) ausgebildet sind, im Wesentlichen geradlinig verläuft.
DE19808172A 1997-02-27 1998-02-26 Radaufhängung, bestehend aus Längslenkern und einem Torsionsquerträger, die miteinander verschweißt sind, sowie Einrichtungen zur Entlastung der Schweißnaht Expired - Fee Related DE19808172B4 (de)

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