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Patent Searching and Data


Title:
CROSS STRUT FOR A TWIST-BEAM REAR AXLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/081239
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a cross strut (3) for a twist-beam rear axle of a motor vehicle, comprising an extruded section that is composed of a casing tube (5) and a connector bar (7) with a longitudinally channeled longitudinal bulge (11) at the end that extends radially inward from the inner surface of the casing tube (5). The radial height of the connector bar (7) plus the radial extension of the longitudinal bulge (11) is smaller than the inner diameter of the casing tube (5). The wall (10) of the casing tube (5), across a part of its circumference, is provided with a recess (13) in its center longitudinal area (MLB) opposite the longitudinal bulge (11).

Inventors:
ETZOLD DIETER (DE)
Application Number:
PCT/DE2002/001189
Publication Date:
October 17, 2002
Filing Date:
April 03, 2002
Export Citation:
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Assignee:
BENTELER AUTOMOBILTECHNIK GMBH (DE)
ETZOLD DIETER (DE)
International Classes:
B60G7/00; B60G13/16; B60G21/05; (IPC1-7): B60G7/00; B60G21/05
Foreign References:
EP1078785A22001-02-28
DE19533479A11997-03-13
US5324073A1994-06-28
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
Bockermann, Ksoll Griepenstroh (Bergstr. 159 Bochum, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Querstrebe für eine Verbundlenkerachse (1) eines Kraftfahrzeugs, die aus einem Strangpressprofil besteht, das sich aus einem Mantelrohr (5) und einem sich von der inneren Oberfläche (6) des Mantelrohrs (5) radial einwärts erstreckenden Längswulst (7) zusammensetzt, dessen radiale Erstreckung (RE) kleiner als der Innenradius (IR) des Mantelrohrs (5) bemessen ist, wobei die Wand (10) des Mantelrohrs (5) in dessen mittle ren Längenbereich (MLB) dem Längswulst (11) gegenüberliegend über einen Teil ihrer Umfangslänge (UL) ausgespart ist.
2. Querstrebe nach Patentanspruch 1, bei welcher die Wand (10) des Mantelrohrs (5) im Bereich seiner Mittelquerebene (MQE) über etwa die halbe Umfangslänge (UL) ausgespart ist, wobei sich die Umfangslänge der Aussparung (13) in Richtung auf die umfangsseitig geschlossenen Enden (12) des Mantelrohrs (5) hin kontinuierlich bis auf Null verringert.
3. Querstrebe nach Patentanspruch 1 oder 2, bei welcher die axiale Länge (L) der Aussparung (13) zur axialen Länge (L1) der umfangsseitig ge schlossenen Enden (12) des Mantelrohrs (5) etwa wie 4 : 1 bis 6 : 1, vor zugsweise etwa wie 5 : 1, bemessen ist.
4. Querstrebe nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, bei welcher der Längswulst (11) rohrförmig ausgebildet ist.
5. Querstrebe nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, bei welcher der Längswulst (11) durch einen Radialsteg (7) zur inneren Oberfläche (6) des Mantelrohrs (5) distanziert ist.
6. Querstrebe nach Patentanspruch 5, bei welcher sich der Steg (7) in der Mittellängsebene (MLE) des Mantelrohrs (5) erstreckt.
7. Querstrebe nach Patentanspruch 5 oder 6, bei welcher die radiale Höhe (H) des Stegs (7) größer als der Innenradius (IR) des Mantelrohrs (5) bemessen ist.
8. Querstrebe nach einem der Patentansprüche 5 bis 7, bei welcher die radiale Höhe (H) des Stegs (7) zuzüglich der radialen Erstreckung (RE) des Längswulstes (11) in Relation zum Innendurchmesser (ID) des Mantelrohrs (5) etwa wie 0,8 : 1,4, vorzugsweise etwa wie 1 : 1,2, bemes sen ist.
9. Querstrebe nach einem der Patentansprüche 5 bis 8, bei welcher die Dicke (D) des Stegs (7) etwa gleich der Dicke (D1) der Wand (10) des Mantelrohrs (5) bemessen ist.
10. Querstrebe nach Patentanspruch 9, bei welcher die radiale Erstreckung (RE) des Längswulstes (11) etwa gleich dem Dreifachen der Dicke (D) des Stegs (7) bemessen ist.
11. Querstrebe nach einem der Patentansprüche 1 bis 10, die aus Alumi nium oder einer AluminiumLegierung gebildet ist.
Description:
Querstrebe für eine Verbundlenkerachse Zur Einstellung der Spur-, Sturz-und Rollsteifigkeit ist es bekannt, neben der Querstrebe für eine Verbundlenkerachse einen Torsionsstab einzusetzen.

Hierbei werden die Funktionen Spur-, Sturz-und Rollsteifigkeit jeweils im wesentlichen von den Einzelkomponenten übernommen. Auf diese Weise kann ein unabhängiges Trimmen dieser einzelnen Funktionen vorgenommen werden.

Erforderlich ist aber ein zusätzlicher Torsionsstab mit dem damit verbunde- nen Aufwand.

Der Erfindung liegt-ausgehend vom Stand der Technik-die Aufgabe zugrunde, eine Querstrebe für eine Verbundlenkerachse eines Kraftfahr- zeuges zu schaffen, welche die Funktionen Spur-, Sturz-und Rollsteifigkeit in sich vereinigt.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Die Querstrebe wird nunmehr aus einem Strangpressprofil hergestellt, dass sich aus einem Mantelrohr und einem sich von der inneren Oberfläche des Mantelrohrs radial einwärts erstreckenden Längswulst zusammensetzt, des- sen radiale Erstreckung kleiner als der Innenradius des Mantelrohrs bemes- sen ist.

Die Verbindung eines ein Biegeprofil darstellenden Mantelrohrs mit einem einen Torsionsstab verkörpernden inneren Längswulst erlaubt es, wie bei den zum Stand der Technik zählenden Einzelkomponenten, Spur-, Sturz- und Rollsteifigkeit unabhängig zu trimmen. Hierbei wird die Biegesteifigkeit der Querstrebe aufgrund der Eigenträgheit des Längswulsts verbessert.

Hinzu kommt, dass durch den Abstand des Längswulstes vom gemeinsamen Profilschwerpunkt mit dem Mantelrohr weiterhin die Biegesteifigkeit positiv beeinflusst wird (Steiner Anteil). Demzufolge kann die Sturzsteifigkeit ohne zusätzlichen Materialeinsatz erhöht werden. Darüber hinaus kann auch beim Mantelrohr eine deutlich verbesserte Materialausnutzung erfolgen. Der Grund ist darin zu sehen, dass der Schwerpunkt der Querstrebe aufgrund der Masse des Längswulstes-bezogen auf den Eigenschwerpunkt-in Richtung auf den Längswulst verlagert wird. Die Materialnutzung ist mithin optimal bei geringem Gewicht. Ferner kann eine spannungsoptimale Gestaltung des Längswulstes in Abhängigkeit von den jeweiligen Anforde- rungen gewählt werden. Durch Variation der Konfiguration und der Abmes- sungen des Längswulstes ist es schließlich möglich, Achsvarianten mit un- terschiedlichen Rollsteifigkeitsanforderungen abzudecken.

Des Weiteren sieht die Erfindung im Rahmen des grundsätzlichen Erfin- dungsgedankens vor, dass die Wand des Mantelrohrs in dessen mittleren Längenbereich dem Rand des Längswulstes gegenüberliegend über einen Teil ihrer Umfangslänge ausgespart ist. Diese Ausgestaltung der Querstrebe dient gezielt einer Verkleinerung ihrer Torsionssteifigkeit.

Weitere Variationen der Torsionssteifigkeit der Querstrebe können im Rah- men der Merkmale des Patentanspruchs 2 dadurch erfolgen, dass die Wand des Mantelrohrs im Bereich seiner Mittelquerebene über etwa die halbe Umfangslänge ausgespart ist. In Richtung auf die umfangsseitig geschlos- senen Enden des Mantelrohrs verringert sich dann die Umfangslänge der Aussparung hin kontinuierlich bis auf Null.

In diesem Zusammenhang kann es entsprechend den Merkmalen des Pa- tentanspruchs 3 vorteilhaft sein, dass die axiale Länge der Aussparung zur axialen Länge der umfangsseitig geschlossenen Enden des Mantelrohrs etwa wie 4 : 1 bis 6 : 1, vorzugsweise etwa wie 5 : 1, bemessen ist. Wie groß die axiale Länge der geschlossenen Enden des Mantelrohrs ist, hängt von den jeweiligen Erfordernissen, insbesondere von der Art der Fügung der Quer- strebe mit den Längslenkern, ab.

Eine Möglichkeit, die Rollsteifigkeit leicht variieren zu können, wird in den Merkmalen des Patentanspruchs 4 erblickt. Danach ist der Längswulst rohr- förmig ausgebildet. Sein geschlossener Längskanal kann von der Größe des Querschnitts her an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden.

Eine weitere Verbesserung sehen die Merkmale des Patentanspruchs 5 vor.

Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform ist der Längswulst durch einen Ra- dialsteg zur inneren Oberfläche des Mantelrohrs distanziert. Dieser Radial- steg übernimmt die Aufgabe einer Schubstrebe.

Idealerweise erstreckt sich der Steg nach Patentanspruch 6 in der Mittel- längsebene des Mantelrohrs.

Auch ist es von Vorteil, wenn entsprechend den Merkmalen des Patentan- spruchs 7 die radiale Höhe des Stegs größer als der Innenradius des Man- telrohrs bemessen ist.

Hierbei ist gemäß Patentanspruch 8 die radiale Höhe des Stegs zuzüglich der radialen Erstreckung des Längswulstes zum Innendurchmesser des Mantelrohrs bevorzugt etwa wie 0,8 : 1,4, vorzugsweise etwa wie 1 : 1,2 be- messen.

Wenn nach den Merkmalen des Patentanspruchs 9 die Dicke des Stegs etwa gleich der Dicke der Wand des Mantelrohrs bemessen ist, kann eine optimale Abstimmung dieser Dicken dahingehend erfolgen, dass der Rand- faserabstand für das Mantelrohr symmetrisch verteilt werden kann. Dies er- höht die Materialausnutzung und minimiert das Gewicht.

Dabei ist der Außendurchmesser des Längswulstes nach Patentanspruch 10 etwa gleich dem dreifachen der Dicke des Stegs bemessen.

Obwohl es erfindungsgemäß möglich ist, jedes zum Strangpressen geeig- nete Material zur Herstellung der Querstrebe einzusetzen, besteht eine be- sonders vorteilhafte Ausbildung in den Merkmalen des Patentanspruchs 11, wonach die Querstrebe aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebil- det ist.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestell- ten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen : Figur 1 in schematischer Perspektive eine Verbundlenkerachse für ein Kraftfahrzeug ; Figur 2 in vergrößerter perspektivischer Darstellung eine Querstrebe der Verbundlenkerachse der Figur 1 ; Figur 3 eine Seitenansicht auf die Querstrebe der Figur 2 und Figur 4 in vergrößerter Darstellung eine Stirnansicht auf die Querstrebe in Richtung des Pfeils IV der Figur 3.

Mit 1 ist in der Figur 1 eine Verbundlenkerachse für ein Kraftfahrzeug be- zeichnet. Die Verbundlenkerachse 1 umfasst ganz allgemein zwei nicht nä- her erläuterte Längslenker 2 sowie eine die Längslenker 2 verbindende Querstrebe 3. Die Querstrebe 3 ist insgesamt zylindrisch gestaltet und durchsetzt an die Außenkontur der Querstrebe 3 angepasste Ausnehmun- gen 4 in den Längslenkern 2.

Wie die Figuren 2 bis 4 bei gemeinsamer Betrachtung näher erkennen las- sen, besteht die Querstrebe 3 aus einem Strangpressprofil aus einer Alumi- nium-Legierung. Dieses Strangpressprofil setzt sich aus einem Mantelrohr 5 als Biegeprofil und einem sich von der inneren Oberfläche 6 des Mantelrohrs 5 radial einwärts erstreckenden Steg 7 als Schubstrebe mit randseitigem Längswulst 11 als Torsionsstab zusammen. Die Mittellängsebene 8 des Stegs 7 verläuft durch die Längsachse 9 und damit auch durch die Mittel- längsebene MLE des Mantelrohrs 5. Die Dicke D des Stegs 7 entspricht etwa der Dicke D1 der Wand 10 des Mantelrohrs 5.

Der Längswulst 11 ist rohrförmig ausgebildet. Die radiale Erstreckung RE des Längswulstes 11 ist etwa gleich dem dreifachen der Dicke D des Stegs 7 bemessen.

Die radiale Höhe H des Stegs 7 ist größer als der Innenradius IR des Mantel- rohrs 5, aber kleiner als der Innendurchmesser ID bemessen. Das Verhältnis der radialen Höhe H des Stegs 7 zuzüglich der radialen Erstreckung RE des Längswulstes 11 in Relation zum Innendurchmesser ID des Mantelrohrs 5 beträgt etwa 1 : 1,2.

Die Wand 10 des Mantelrohrs 5 ist in dessen mittleren Längenbereich MLB dem Längswulst 11 gegenüberliegend über einen Teil seiner Umfangslänge UL ausgespart. Im Bereich der Mittelquerebene MQE des Mantelrohrs 5 ist die Wand 10 etwa über die halbe Umfangslänge UL ausgespart. In Richtung auf die umfangsseitig geschlossenen Enden 12 des Mantelrohrs 5 verringert sich die Umfangslänge der Aussparung 13 bis auf Null.

Die axiale Länge L der Aussparung 13 ist zur Länge L1 der umfangsseitig geschlossenen Enden 12 des Mantelrohrs 5 etwa wie 5 : 1 bemessen.

Bezugszeichenaufstellung : 1-Verbundlenkerachse 2-Längslenker von 1 3-Querstrebe von 1 4-Ausnehmungen in 2 für 3 5-Mantelrohr von 3 6-innere Oberfläche von 5 7-Steg von 3 8-Mittellängsebene von 7 9-Längsachse von 5 10-Wand von 5 11-Längswulst an 7 12-Enden von 5 13-Aussparung in 10 D-Dicke von 7 D1-Dicke von 10 H-radiale Höhe von 7 ID-Innendurchmesser von 5 IR-Innenradius von 5 L-Länge von 13 L1-Länge von 12 MLB-mittlerer Längenbereich von 5 MLE-Mittellängsebene von 5 MQE-Mittelquerebene von 5 RE-radiale Erstreckung von 11 UL-Umfangslänge von 3