DE19603764A1 - Verbundlenker-Hinterachse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbundlenker-Hinterachse für Kraftfahrzeuge mit den im Oberbegriff des Patentanspru­ ches 1 angegebenen Merkmalen.

Eine derartige Verbundlenker-Hinterachse beschreibt die unveröffentlichte Patentanmeldung P 195 42 523.5, bei der zur Reduzierung des Gewichtes und des Herstellungsaufwan­ des die Längslenker aus einem Leichtmetall und die Quer­ strebe aus einem Stahlwerkstoff gebildet sind. Bei dieser Verbundlenker-Hinterachse sind die jeweiligen Enden der Querstrebe mit den Längslenkern durch Kleben verbunden. Eine derartige Verbundlenker-Hinterachse ist zwar relativ einfach im Aufbau, sie ist aber anspruchsvoll bei der Auswahl der verwendeten Werkstoffe bzw. Kleber und erfor­ dert spezielles Fachwissen bei der Montage.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbundlenker-Hinterachse der eingangs genannten Art zu schaffen, welche einen verringerten Herstellungs- und Montageaufwand aufweist und mit einfachen technischen Mitteln montierbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzei­ chen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen haupt­ sächlich darin, daß die Verbindung zwischen der Querstre­ be und den Längslenkern auf einfache Weise durch eine kraft- und/oder formschlüssige Verspannung der jeweiligen Enden der Querstrebe mittels der an den Längslenkern vor­ gesehenen Spannvorrichtungen herstellbar ist. Dadurch ist die Montage der Verbundlenker-Hinterachse wesentlich schneller und einfacher, da dazu keine komplizierten Schweiß- oder Klebeeinrichtungen benötigt werden. Die Einzelteile einer derartigen Verbundlenker-Hinterachse sind bei Bedarf relativ einfach zu einem Montagewerk oder einer Werkstatt transportierbar, wo sie mit einfachen technischen Mitteln zusammengebaut oder repariert werden können.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß das jeweilige Ende der Querstrebe rohrförmig mit einem im wesentlichen im Querschnitt kreisrunden zylindrischen Bereich ausgebildet ist, welcher bei der Montage der Verbundlenker-Hinterach­ se in eine im wesentlichen ringförmige Ausnehmung am je­ weiligen Längslenker einsteckbar ist. Diese Ausnehmung ist in radialer Richtung durch eine äußere und eine kon­ zentrisch zu dieser angeordnete innere zylindrische Flä­ che begrenzt, wobei die äußere zylindrische Fläche einen kreisrunden Querschnitt aufweist und am stabilen Gehäuse des Längslenkers ausgebildet ist. Die innere zylindrische Fläche ist dagegen am Außenumfang eines in radialer Rich­ tung nachgiebigen bzw. im plastischen Bereich unterhalb der Bruchdehnung deformierbaren Klemmelementes vorgese­ hen, welches eine innere konische Fläche aufweist und an einem Ende mit dem Längslenker verbunden ist. Wichtig da­ bei ist, daß die inneren und äußeren zylindrischen Flä­ chen der Ausnehmung so dimensioniert sind, daß der zylin­ drische Bereich der Querstrebe bei der Verbindung mit dem Längslenker spielfrei bzw. mit geringem radialen Spiel in die Ausnehmung eingeführt werden kann.

Zum Verspannen des zylindrischen Bereiches der Querstrebe weist die Spannvorrichtung ein axial verschiebbares Ko­ nusteil auf, welches im verspannten Zustand gegen eine innere konische Fläche des Klemmelementes mit Vorspannung anliegt. Die korrespondierenden konischen Flächen von Ko­ nusteil und Klemmelement sind dabei mit einer selbsthem­ menden Konizität ausgebildet, welche ein selbständiges Lösen der Verbindung verhindert. Zum Erhöhen der radialen Nachgiebigkeit können am Klemmelement zumindest bereichs­ weise in Längsrichtung verlaufende Schlitze und/oder eine an der konischen Fläche im Bereich der Verbindungsstelle mit dem Längslenker angeordnete radiale Nut vorgesehen sein.

Die axiale Verschiebung des Konusteils erfolgt mittels einer Spannschraube, welche im vormontierten Zustand eine koaxial zur Ausnehmung angeordnete Bohrung am Längslenker durchsetzt und in eine axiale Gewindebohrung am Konusteil lose eingedreht ist. Beim Anziehen der Spannschraube,bei­ spielsweise mit einem Drehmomentschlüssel oder -schrau­ ber, verschiebt sich das Konusteil in axialer Richtung und übt dabei einen radialen Druck auf das Klemmelement aus, welches seinerseits durch elastische Aufweitung den zylindrischen Bereich der Querstrebe zumindest kraft­ schlüssig in der Ausnehmung am Längslenker verklemmt. Die fest angezogene Spannschraube kann zusätzlich mit an sich bekannten Mitteln gegen selbständiges Verdrehen gesichert sein.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zur Erhöhung der Festigkeit der Verbindung zwischen der Querstrebe und den Längslenkern vorgesehen, daß das jeweilige Ende der Querstrebe formschlüssig in die Ausnehmung am Längslenker eingreift. Dazu sind die Innen- und/oder Außenkontur der Querschnittsfläche des zylindrischen Bereiches der Quer­ strebe und die analogen Konturen an der Ausnehmung am Längslenker zumindest bereichsweise von der Kreisform ab­ weichend ausgebildet. Diese Abweichung kann durch zuein­ ander korrespondierende, zumindest bereichsweise axial ausgerichtete, symmetrisch oder gleichmäßig am Innen- und/oder Außenumfang des zylindrischen Bereiches und an den analogen Flächen der Ausnehmung angeordnete Wellen, Rillen oder dergleichen gebildet sein. Eine derartige Ab­ weichung von der Kreisform kann am zylindrischen Bereich der Querstrebe besonders einfach durch das Elektrostauch-Ver­ fahren hergestellt sein, bei dem die gewünschte Aus­ bildungsform in wenigen Arbeitsschritten erreichbar ist.

Am Innen- und/oder Außenumfang des zylindrischen Berei­ ches und an den analogen Flächen der Ausnehmung können auch zumindest bereichsweise Markierungen und/oder Ein- oder Ausprägungen vorgesehen sein, welche das Zusammenfü­ gen von Querstrebe und Längslenker nur in einer bestimm­ ten Position der zu montierenden Teile zueinander ermög­ lichen. Dadurch werden Montageaufwand und -zeit reduziert sowie Montagefehler vermieden.

Die Längslenker können relativ einfach und kostengünstig hergestellt werden, wenn diese aus einer Aluminium- und/oder Magnesiumlegierung nach dem Thixoforming-Verfahren mit einer nachfolgenden Wärmebehandlung hergestellt wer­ den. Durch niedrige Fülltemperaturen ist bei diesem Ver­ fahren ein sehr homogenes Gefüge mit hoher mechanischer Beanspruchbarkeit erreichbar, wodurch auch gute Voraus­ setzungen für die kraft- bzw. formschlüssige Klemmverbin­ dung zwischen den Längslenkern und der Querstrebe ge­ schaffen werden.

Die Haltbarkeit der Verbundlenker-Hinterachse kann auf einfache Weise erhöht werden, wenn der jeweilige zylin­ drische Bereich der Querstrebe alleine oder zusammen mit dem Längslenker und/oder der gesamten Querstrebe mit ei­ nem Korrosionsschutzmittel bearbeitet bzw. beschichtet ist. Dazu eignen sich besonders an sich bekannte Be­ schichtungen aus Aluminium, Zink oder ähnlichem Material. Die Längslenker können auch zusammen mit der Querstrebe mit einem Oberflächenschutz auf Kunststoffbasis versehen werden, um im Verbindungsbereich durch eine neutrale Schicht insbesondere eine elektro-chemische Kontaktkorro­ sion zu vermeiden.

Bei der erfindungsgemäßen Verbundlenker-Hinterachse kön­ nen noch weitere die Achsbewegungen bestimmende Bauele­ mente, wie beispielsweise Stoßdämpfer, am Längslenker an­ gelenkt, abgestützt oder befestigt werden, wenn am Längs­ lenker mindestens eine weitere Spannvorrichtung vorgese­ hen ist, welche eine Verbindung mit diesen zusätzlichen Bauelementen ermöglicht.

Eine weitere Verbesserung der Verbindung zwischen der Querstrebe und den Längslenkern besteht darin, daß der vor dem eingeklemmten Bereich befindliche kreisförmige Spalt zwischen der Querstrebe und dem Längslenker ringsum durch ein Abdicht- bzw. Korrosionsschutzmittel ausgefüllt oder abgedichtet ist. Als Abdicht- oder Korrosionsschutz­ mittel können beispielsweise Gummi, Silikon oder elasti­ scher Kunststoff verwendet werden. Dadurch wird das Ein­ dringen von Wasser in den Spalt und somit auch eine Kor­ rosionsneigung bzw. -bildung durch Entstehung eines Elek­ trolyten an dieser Stelle vermieden.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt teilweise schematisch in

Fig. 1 eine Ansicht von oben auf eine erfindungsgemäße Verbundlenker-Hinterachse im Bereich der Verbin­ dung eines Längslenkers mit einer Querstrebe, teilweise geschnitten dargestellt;

Fig. 2 einen Schnitt A-A gemäß Fig. 1.

In Fig. 1 ist die Verbindung eines Endes einer biegestei­ fen, aber torsionsweichen Querstrebe 3 mit einem radfüh­ renden Längslenker 2 der Verbundlenker-Hinterachse 1 ge­ zeigt. Der Längslenker 2 ist dabei aus einer Thixofor­ ming-Aluminiumlegierung gebildet und am nicht dargestell­ ten vorderen Ende am Fahrzeugaufbau elastisch angelenkt. Am rückwärtigen Ende weist der Längslenker 2 einen nicht dargestellten Radträger zur Lagerung eines Fahrzeugrades auf. Mit dem Pfeil F ist die Fahrtrichtung des Kraftfahr­ zeuges angezeigt.

Die Querstrebe 3 ist dagegen aus einem Stahlwerkstoff hergestellt. Sie besteht aus einem Rohrprofil, das in seinem mittleren Bereich zu einem biegesteifen, aber tor­ sionsweichen Querschnitt und an seinen beiden Enden zu jeweils einem torsions- und biegesteifen kreisförmigen Querschnitt verformt ist. Dieser kreisförmige Querschnitt ist an einem im wesentlichen zylindrischen Bereich 9 vor­ gesehen, welcher bei der Verbindung mit dem Längslenker 2 in eine am Längslenker 2 vorgesehene Ausnehmung 5 in Ein­ schubrichtung definiert einsteckbar und darin mittels ei­ ner Spannvorrichtung 4 verspannbar ist. Die Spannvorrich­ tung 4 besteht dabei im wesentlichen aus einer Spann­ schraube 6, welche eine Bohrung 7 am Längslenker 2 durch­ setzt und in eine Gewindebohrung 17 an einem Konusteil 8 eingedreht ist.

Die Ausnehmung 5 ist in radialer Richtung durch eine äu­ ßere, am Längslenker 2 ausgebildete kreisrunde zylindri­ sche Fläche 10, und eine innere, an einem Klemmelement 11 ausgebildete im wesentlichen zylindrische Fläche 12 be­ grenzt. Das Klemmelement 11 ist dabei einstückig mit dem Längslenker 2 ausgebildet und weist eine innere konische Fläche 15 sowie eine daran anschließende radiale Nut 16 zur Verminderung der auftretenden Klemmspannung am Klemm­ element 11 auf.

Der Außenumfang des zylindrischen Bereiches 9 der Quer­ strebe 3 ist im Querschnitt kreisrund ausgebildet. Der Innenumfang des zylindrischen Bereiches 9 ist dagegen mit axial ausgerichteten und gleichmäßig verteilten Wellen 14 versehen, welche in der Ausnehmung 5 im Eingriff mit ent­ sprechenden Wellen 13 an der zylindrischen Fläche 12 des Klemmelementes 11 stehen. Die Ausbildung des Klemmelemen­ tes 11 und der Ausnehmung 5 ist insbesondere in Fig. 2 verdeutlicht, bei welcher zur Vereinfachung der Darstel­ lung der Schnitt durch das Ende der Querstrebe 3 wegge­ lassen wurde.

Beim Anziehen der Spannschraube 6 verschiebt sich das Ko­ nusteil 8 in Richtung gegen die innere konische Fläche 15 des Klemmelementes 11. Durch die dabei entstehende radia­ le Druckkraft weitet sich das nachgiebige Klemmelement 11 auf und verklemmt dadurch den zylindrischen Bereich 9 der Querstrebe 3 in der Ausnehmung 5. Dabei wird die mit Wel­ len 13 versehene zylindrische Fläche 12 des Klemmelemen­ tes 11 kraft- und formschlüssig gegen den mit Wellen 14 versehenen Innenumfang des zylindrischen Bereiches 9 der Querstrebe 3 vorgespannt. Diese Vorspannung bewirkt, daß sich der zylindrische Bereich 9 der Querstrebe 3 aufwei­ tet, wodurch auch der Außenumfang des zylindrischen Be­ reiches 9 gegen die äußere zylindrische Fläche 10 an der Ausnehmung 5 kraftschlüssig vorgespannt wird. Es entsteht somit im Bereich des Wellenprofils eine feste Verbindung zwischen der Querstrebe 3 und dem Längslenker 2, welche durch Entspannung des Konusteils 8 wieder gelöst werden kann.

Zur Vermeidung einer Rostbildung bzw. einer Kontaktkorro­ sion an der Verbundlenker-Hinterachse 1 ist der zylindri­ sche Bereich 9 der Querstrebe mit einer Beschichtung aus elektro-chemisch isolierendem Material versehen. Nach dem Verbinden der Querstrebe 3 mit den Längslenkern 2 wird an der Verbundlenker-Hinterachse 1 zusätzlich ein Oberflä­ chenschutz auf Kunststoffbasis durchgeführt. Der jeweili­ ge kreisförmige Spalt 18 zwischen dem zylindrischen Be­ reich 9 und dem Längslenker 2 im Bereich der Ausnehmung 5 wird dabei zum Korrosionsschutz ringsum mit einem dich­ tenden und elektro-chemisch neutralem Medium ausgefüllt.

Claims (18)

1. Verbundlenker-Hinterachse für Kraftfahrzeuge mit zwei radtragenden, schwenkbar am Aufbau angelenkten starren Längslenkern, welche aus Leichtmetall gegos­ sen bzw. geformt sind und zumindest um eine quer zur Fahrtrichtung angeordnete Schwenkachse schwingen, sowie einer zwischen den Längslenkern parallel und beabstandet zur Schwenkachse angeordneten biegestei­ fen, aber torsionsweichen Querstrebe, deren Enden mit den Längslenkern winkelsteif in Verbindung ste­ hen, dadurch gekennzeichnet, daß die Längslenker (2) mittels jeweils einer radialen Spannvorrichtung (4) kraft- und/oder formschlüssig mit der Querstrebe (3) verbunden sind.

2. Verbundlenker-Hinterachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Querstrebe (3) rohrförmig mit jeweils einem im wesentlichen im Querschnitt kreisrunden zylindrischen Bereich (9) ausgebildet sind.

3. Verbundlenker-Hinterachse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längslenker (2) je­ weils eine im wesentlichen ringförmige Ausnehmung (5) zur Aufnahme des zylindrischen Bereiches (9) der Querstrebe (3) aufweisen.

4. Verbundlenker-Hinterachse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (5) eine äußere (10) und eine konzentrisch zu dieser angeordnete in­ nere (12) im wesentlichen zylindrische Fläche auf­ weist, wobei die äußere zylindrische Fläche (10) am stabilen Gehäuse des Längslenkers (2) und die innere zylindrische Fläche (12) am Außenumfang eines in ra­ dialer Richtung nachgiebigen bzw. im plastischen Be­ reich unterhalb der Bruchdehnung deformierbaren Klemmelementes (11) vorgesehen ist.

5. Verbundlenker-Hinterachse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmelement (11) einstückig mit dem Längslenker (2) ausgebildet ist und eine in­ nere konische Fläche (15) aufweist.

6. Verbundlenker-Hinterachse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrich­ tung (4) ein axial verschiebbares Konusteil (8) auf­ weist, welches bei der Verspannung gegen die innere konische Fläche (15) des Klemmelementes (11) mit Vorspannung anliegt.

7. Verbundlenker-Hinterachse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die korrespondie­ renden konischen Flächen von Konusteil (8) und Klemmelement (11) mit einer selbsthemmenden Konizi­ tät ausgebildet sind.

8. Verbundlenker-Hinterachse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrich­ tung (4) eine Spannschraube (6) aufweist, welche im vormontierten Zustand eine koaxial zur Ausnehmung (5) angeordnete Bohrung (7) am Längslenker (2) durchsetzt und in eine axiale Gewindebohrung (17) am Konusteil (8) lose eingedreht ist.

9. Verbundlenker-Hinterachse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Innen- und/oder Außenkontur der Querschnittsfläche des zylin­ drischen Bereiches (9) der Querstrebe (3) und die analogen Konturen an der Ausnehmung (5) am Längslen­ ker (2) zumindest bereichsweise von der Kreisform abweichen.

10. Verbundlenker-Hinterachse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweichung von der Kreisform durch zueinander korrespondierende, zumindest be­ reichsweise axial ausgerichtete, symmetrisch oder gleichmäßig am Innen- und/oder Außenumfang des zy­ lindrischen Bereiches (9) und an den analogen Flä­ chen der Ausnehmung (5) angeordnete Wellen (14, 13) gebildet ist.

11. Verbundlenker-Hinterachse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß am Innen- und/ oder Außenumfang des zylindrischen Bereiches (9) und an den analogen Flächen der Ausnehmung zumindest be­ reichsweise Markierungen und/oder Ein- oder Ausprä­ gungen vorgesehen sind, welche das Zusammenfügen von Querstrebe und Längslenker nur in einer bestimmten Position ermöglichen.

12. Verbundlenker-Hinterachse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindri­ schen Bereiche (9) der Querstrebe (3) durch das Elektrostauch-Verfahren hergestellt sind.

13. Verbundlenker-Hinterachse nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß am Klemmelement (11) zum Erhöhen der radialen Nachgiebigkeit zumin­ dest bereichsweise in Längsrichtung verlaufende Schlitze vorgesehen sind.

14. Verbundlenker-Hinterachse nach einem dem Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Längslenker (2) aus einer Aluminium- und/oder Magnesiumlegierung und die Querstrebe (3) aus einem Stahlwerkstoff ge­ bildet sind.

15. Verbundlenker-Hinterachse nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Längslenker (2) nach dem Thixoforming-Verfahren hergestellt sind.

16. Verbundlenker-Hinterachse nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß am Längslenker (2) zum Verbinden mit einem die Achsbewegungen be­ stimmenden Bauelement wie Schenkel, Lenker, Stoß­ dämpfer oder Feder mindestens eine weitere Spannvor­ richtung (4) vorgesehen ist.

17. Verbundlenker-Hinterachse nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß nur der zylin­ drische Bereich (9) der Querstrebe oder der zylin­ drische Bereich (9) zusammen mit der Querstrebe (3) und/oder den Längslenkern (2) mit einem Korrosions­ schutzmittel bearbeitet bzw. beschichtet ist.

18. Verbundlenker-Hinterachse nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen dem Längslenker (2) und dem zylindrischen Bereich (9) befindliche kreisförmige Spalt (18) zumindest am An­ fang der Ausnehmung (5) ringsum durch ein Abdicht- bzw. Korrosionsschutzmittel ausgefüllt oder abge­ dichtet ist.