DE7215060U

DE7215060U - Hinterachsaufhängung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE7215060U
Application number: DE7215060U
Authority: DE
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Deutschland Holdings GmbH
Priority date: 1972-04-20
Filing date: 1972-04-20
Publication date: 1975-10-09
Also published as: DE2219318A1; FR2180770B1; GB1359814A; DE2219318B2; US3869016A; FR2180770A1

Description

OPEL

Gebrauchendeteranmeldung 13· Juni 1979

Anmelderint ISAM OPEL AKTIKIGSSlLLSCHAiT, RÜ3SKLSHBIM (HBSSII)

Hinteraehsaufhängung für Kraftfahrzeuge

Sie Neuerung bezieht sich auf die Aufhängung einer Hinteraohae Ton Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftfahrzeugen, Bitteis Tor der Hinterachse angeordneten Längslenkern· Sie Hinterräder sind dabei Ton einen Tom angeordneten Motor über einen geschlossenen Antriebsstrang, der auf den Kotor τοη außen einwirkende FrontalkrHfte auf die Hinteraohae überträgt, angetrieben.

Sioherheitservägungen haben bereits dazu geführt, den Yorderwagen τοη Personenkraftfahrzeugen als sogenannte Knautsohzon« derast verformbar auszubilden, daß bei einem Frontalaufprall ein Teil der dabei auf das Fahrzeug einwirkenden Stoßenergie in Formänderungsarbeit umgewandelt und auf diese Weise die Verletzungegefahr der Fahrzeuginsassen herabgemindert wird. Aus den genannten Gründen ist es selbstverständlich erstrebenswert, bei einem Aufprall einen mögliehst

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großen Teil der kinetischen Fahrζeugenergie in Foraänderungsarbeit umzuwandeln, d. h. Ton den die Fahrzeugineaseen nicht unmittelbar umgebenden Fahrzeugpartien "aufzehren" zu lassen. Dieses Ziel bzw. der umzuwandelnde Energiebetrag fand bisher daduroh seine Grenzen, daß bei Frontalaufprallen bisher nur der Vorderwagen für die Energieumwandlung ("Energieaufzehrung") herangezogen werden konnte.

Aufgabe der !feuerung ist es, noch weitere, bisher unyerformt gebliebene Teile des Fahrzeuges in den Energieumwandlungsprozeß einzubeziehen, um so den "aufzehrbaren" Anteil an der gesamten kinetisohen Fahrzeugenergie beim Frontalaufprall zu erhöhen und daduroh einen wesentlichen Beitrag zur Sicherheit der Fahrzeuginsassen zu leisten.

Bei einem Fahrzeug mit den eingangs genannten Gattungemerkmalen wird diese Aufgabe neuerungsgemäß daduroh gelöst, daß jeder Längslenker aus zwei ineinander geschobenen Teilen besteht, von denen jedes mit einem Ende an einem der beiden Gelenkaugen des Längslenkers befestigt ist und daß das freie Ende des inneren Längslenkerteile eine 7erdiokung aufweist, deren Abmessungen die liohte Veite des äußeren Längslenkerteils überwiegen und daß das äußere Längslenkerteil an der Stelle, an der sich die Yerdiekung in Hormalstellung befindet, entsprechend aufgeweitet ist.

Die Längslenker werden infolge ihrer besonderen Ausbildung bei einer bestimmten Belastung, die größer ist als die normalen Brems- und

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Antriebskräfte, unter Umwandlung von kinetischer Energie in 7erforuungsarbeit axial deformiert. Die gleiche energieabsorbierend^ Wirkung kann auch dadurch erzielt werden, daß die Anlenkpunkte der Längslenker an der Karosserie gegenüber dieser enexgieverzehrend verschiebbar angeordnet sind·

Da Motor, Gelenkwelle und Hinterachse fast eine Gerade bilden, kommt es bei« Aufprall des Motors über die Anlenkpunkte der Hinterachse zu sehr hohen Verzögerungswerten der Karosserie bis der Antriebsstrang ausknickt. Das Mittellager versteift hierbei noch die Gelenkwelle, da es ihre freie Länge verkürzt. Infolge der vorerwähnten Neuerungsmerkmale läßt sich aber die Karosserie an ihren Aufhängungspunktea der Längslenker oder des Hinterachsgehäuses energieverzehrend weiter nach vorn schieben, so daß die hohen Verzögerungsspitzen abgebaut werden. Sa* Fahrzeug wird also bei einem Frontalaufprall nioht nur vorne verformt, wobei das Heck mit gesamter Energie nachschiebt, sondern es wird von der Hinterachse energieverzehrend zurückgehalten.

Selbstverständlich haben die Längslenker die normalen Antriebs- und Bremsmoaente zu übertragen und dienen zur Fuhi.-u.ne: der Hinterachse. Erst naohdem diese Kräfte überschritten werden, darf die energieverzehrende Verformung der Längslenker oder Aufhängungspunkte beginnen.

j Da bei den üblichen Hinterachsaufhängungen die Anlenkpunkte der Längslenker an der Karosserie vor der Hinterachse liegen, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Längslenker in axialer Richtung energieverzehrend

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aueeinanderziehbar ausgebildet sind. Dieser Gedanke wird nach einem weiteren Merkaal der Heuerung daduroh verwirklicht, daß jeder Längslenker aus zwei ineinandergeschobenen Teilen besteht, von denen jedes mit einem Ende an einem der beiden Gelenkaugen des Längslenkers befestigt ist und daß das freie Ende des inneren Längslenkerteils eine Verdiokung aufweist, deren Abmessungen die liohte Weite des äußeren Längslenkerteils überwiegen und daß das äußere Längslenkerteil an der Stelle, an der sieh die Verdiokung in Formalstellung befindet, entsprechend aufgeweitet ist. Durch die von der entsprechenden Aufweitung umschlossenen Verdickung sind normalerweise die beiden Teile des Längslenkers axial unversohiebbar zueinander fixiert. Bei auftretenden Zugkräften indessen, die größer als die normalen Brems- und Antriebskräfte sind, wird durch die Verdickung des Innenteils das Außenteil energieverzehrend aufgeweitet. Selbstverständlich muß der Außenteil des Längslenkers hohl ausgebildet sein. Der Innenteil kann dagegen stangenförmig ausgeführt sein. Aus Gewiohtsgründen (ungefederte Massen!) ist jedoch auch eine hohle Ausführung des inneren Längslenkerteils zu bevorzugen. Sie Querschnitte von Innen- und Außenteil der Längslenker können grundsätzlich beliebig gestaltet sein. . Heretellungs- und funktionsaäßig hat es sich jedooh als «weckmäßig erwiesen, wenn als Längslenkerteile ineinander gesohobene Rohre kreisförmigen Querschnittes dienen und die Terdiokung des inneren Längslenkerteils kugelförmig ausgebildet ist.

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Die Verdiokung kann beispielsweise durch entsprechende Aufweitung dee freien Eohrend«β des inneren Längslenkerteils erzeugt werden· Dies setzt allerdings eine größere Festigkeit desselben voraus· Ebenso wäre es aber auoh denkbar» als Yerdiokung an den betreffenden Rohr» ende einen massiven Kugelkopf anzuschweißen, leuerungsgemäß wird indessen bevorzugt, daß die Yerdiokung durch den kugelförmigen Kopf eines in das freie Ende des inneren rohrförmigen Längelenkerteils eingeschraubten Schraubenbolzene gebildet wird und daß der kugelförmige Kopf des Schraubenbolzen zur Betätigung desselben einen Innenseohskant aufweist. Dadurch wird in einfacher und vorteilhafter Weise 'line genaue Einstellung der gewünschten Länge der Längslenker in Formaletollung ermöglicht.

Haoh einer anderen Aueführungeform der feuerung wird alternativ zu der im vorstehenden geschilderten konstruktiven Ausbildung der Längslenker vorgeschlagen, daß jeder Längslenker aus zwei ineinander geschobenen Teilen besteht, von denen jedes mit einem Ende an einem der beiden Gelenkaugen des Längelenkers befestigt ist und daß die Längslenkerteile korrespondierende Querbohrungen aulweisen, die von Befestigungsbolzen durchsetzt werden und daß jeweils eine Querbohrung je zweier von einem Befestigungsbolzen durchsetztest Querbohrungen in einen Längsschlitz ausmündet, dessen Veite geringer als der Durchmesser der Querbohrungen ist.

Bei auftretenden Zugkräften werden die Längssohlitze duroh die Befestigungsbolzen energieverzehrend aufgeweitet. Dabei können die

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Längssohlitze entweder in äußeren oder im inneren Längslenkerteil oder bei einem Paar korrespondierender Querbohrungen ia äußeren und beim nächsten Querbohrungspaar im inneren Längslenkerteil vorgesehen sein« Uk öffnungen άλ äußeren Längslenkerteil zu vermeiden, durch die Feuchtigkeit und Sohmutz zvisohen die beiden Längslenkerteile geraten könnte, wird neuerungsgemäß bevorzugt, daß jeweils die Querbohrungen des inneren Längslenkerteile in Längssohlitze ausmünden.

lueh hier kann die Wahl geeigneter Querschnitt; der Längslenkerteile grundsätzlich dem Fachmann überlassen bleiben. Aus Kosten- und Herstellungsgründen wird jedoch bevorzugt, daß als Längslenkerteile ineinander geschobene U-Profile und als Befestigungsbolzen duroh Muttern gesicherte Schraubenbolzen dienen»

Maohdem in den vorstehenden Ausführungen von energieverzehrend auseinander ziehbaren Längslenkern die Rede war, liegt es selbstverständlich auch im Rahmen der Neuerung, die Längslenker unter bestimmten Bedingungen axial zusammenstauchbar auszubilden. Diese Bedingungen wären z. B. gegeben, wenn - was allerdings bisher wenig üblioh ist die Anlenkpunkte der Längslenker an der Karosserie hinter der Hinterachse liegen.

Im einzelnen könnte das Prinzip energieverzehrend zusammenstauchbarer Längslenker dadurch praktisoh verwirklicht werden, daß die Längslenker zwiaohen den beiden Gelenkaugen jeweils rohrfOrnig, vorzugsweise mit kreisförmigem Querschnitt, ausgebildet sind und daß sie in ihrem

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Mittelbereioh eine Querschnittserweiterung aufweisen. Bei überkritischer Druokbeanepraohung würden sich dann die Längslenkerteile mit geringerem Querschnitt unter praktischer Verformung des erweiterten Bereichs axial aufeinander zu bewegen, wobei sich die Gesamtlänge des Längslenkers verkürzen würde. Dieser Effekt läßt sich nach einem weiteren Vorschlag der Neuerung besonders günstig dadurch erzielen, daß der Übergang vom kleineren Querschnitt in den erweiterten Querschnitt des Mittalbereichs jedes Längslenkers abrupt, d. h. durch einen einzigen Stufensprung, erfolgt.

i)a der Heuerung der Gedanke zugrunde liegt, die Verbindung zwischen Hinterachse und Aufbau so auszubilden, daß sie bei einer bestimmten Belastung, die größer ist als die normalen Brems- und Antriebskräfte, Stoßenergie in Formänderungsarbeit bei ausreichendem Verformungsweg umwandeln kann, ist die Neuerang nicht auf die Verwendung verformbarer Längslenker beschränkt.

Die gleiche Wirkung kann auch dadurch erzielt werden, daß die Aufhängungsböcke der Längslenker am Bodenblech bzw. Längsträger des Fahrzeuges so befestigt sind, daß sie im gegebenen Fall energieverzehrend aus dem Bodenblech bzw. Längsträger ausreißen und sich verformen.

Sie Neuerung ist in erster Linie für angetriebene starre Hinterachsen gedacht. Das der feuerung zugrunde liegende Prinzip kann jedoch auch be⁴, unabhängigen Aufhängungen für die durch einen vorn angeordneten

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Motor angetriebenen Hinterräder verwirklicht werden. Dazu brauchen nur die Lageralemente des Hinteraehagetriebes oder fciues aiii ihm verbundenen Trägers am Aufbau im obigen Sinne energieverzehrend ausgebildet zu werden.

Torauesetzung für die einwandfreie Funktion der neuerungsgemäßen Hinterachsaufhängung ist in jedem Fall» daß die Hinterachse bei einem Aufprall nach Anlage des Motors an dem Hindernis durch Antriebsaggregat und die Gelenkwelle mehr oder weniger wirksam zurückgehalten wird.

Sie Neuerung ist nun in der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen veranschaulicht und in der nachstehenden Beschreibung dieser Ausführungsbeispiele näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt ι

Fig. 1 ein Personenkraftfahrzeug mit den neuerungsgemäßen Merkmalen in Ansioht von unten,

Fig. 2 eine Sarstellung entsprechend Fig. 1, wobei das

Fahrzeug bis zum Motor auf ein Hindernis aufgefahren ist,

Fig. 3 eine Sarstellung entsprechend Fig. 1 und 2, welche das Fahrzeug zu einem etwas späteren Zeitpunkt als dem unmittelbaren Beginn der Auffahrsituation (Fig. 2) zeigt,

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Fig. 4 eine Ausfuhrungsform eines neuerungsgemäßen Längelenkers im Längsschnitt,

Fig. 5 eine andere Ausführungsform eines neuerungsgemäßen Längslenkers, ebenfalls im Längsschnitt,

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform eines neuerungs-

gemäßen Längslenkers in Seitenansicht (schematisoh) und

Fig. 7 den Längslenker aus Fig. 6 nach plastischer Deformierung.

Mach Fig. 1 bis 3 bezeichnet 10 die Karosserie, 11 die beiden Vorderräder, 12 den Motor, 13 den Antriebsetrang und 14 die Hinteraohse eines Fersonenkraftfahrzeuges. Der Antriebsstrang 13 besteht - wie üblich - aus einem Schaltgetriebe 13» einer Kardanwelle 16 mit zwei Kreuzgelenken 17» 18 und einem Ausgleichsgetriebe 19* Die Hinteraohse 14 ist als Starrachse ausgeführt und an zwei Längslenkern 20, 20a aufgehängt, die an ihren Enden 21 mit der Fahrzeugkarossexie 10 gelenkig verbunden sind.

Bei der Darstellung nach Fig. 2 ist das in Fig. 1 noch unbeschädigt gezeigte Fahrzeug auf ein Hindernis 22 frontal aufgeprallt. Dabei hat eich die Torderpartie 23 der Karosserie 10 unter Umwandlung von

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kinetischer Energie in Formänderungaarbeit plastisch so veit verformt, bis der Motor 12 mit seiner Stirnfläche 24 an den Hindernis 22 zur Anlage gelangt ist. Die Hinterachse 14, 20 ist bis jetzt noch unverändert .

Sie Darstellung nach Fig. 3 zeigt las auf das Hindernis 22 aufgeprallte Fahrzeug zu einem etwas späteren Zeitpunkt bzv. die Situation bei eine» stärkeren Aufprall als bei Fig. 2. Dabei hat sich die Karosserie 10 veiter über die durch den Motor 12 und Antriebsstrang 13 festgehaltene Hinterachse I4 Torgesohoben. Die dadurch von der Karosserie 10 über die Gelenke 21 auf die Längslenker 20, 20a ausgeübten Zugkräfte haben eine Verlängerung der Längslenker 20, 20a bewirkt. Während dieses Torganges wurde ein weiterer Teil der kinetischen Fahrzeugenergie von den Längelenkern 20 in Verformungsarbeit umgewandelt·

In Fig. 4 ist nun eine Aueführungsform eines solchen energiererzehrenden Längslenkers 20 dargestellt. Er besteht aus zwei rohrförmigen Teilen 25» 26, die jeweils mit einem Ende an einem Gelenkauge 27 bzw. 28 angeschweißt sind. Die Gelenkaugen 27, 28 sind einerseits der Hinteraohse 14» andererseits der Lagerstelle 21 an der Fahrzeugkarosserie zugeordnet (Fig. 1 bis 3)· Vie aus Fig. 4 weiterhin ersichtlich, sind die beiden rohrförmigen Längslenkerteile 23, 26 in der gezeigten Sormalstellung vollständig ineinander geschoben. Die Fixierung der Längslenkerteile 23, 26 in dieser Lage gegeneinander erfolgt durch

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einen in ein Gewinde 29 am freien Ende 30 des inneren Längslenkerteiis 26 eingeschraubten Schraubenbolzen 31 · Der Schraubenbolzen 31 weist einen kugelförmigen Kopf 32 auf, der in einer entsprechenden Aufweitung 33 *■ einen Ende des äußeren Längslenkerteils 25 gelagert ist, so daß sich das innere Längslenkerteil 26 an der Aufweitung 33 abstützt. Zur Betätigung des Schraubenbolzens 31 ist der kugelförmige Kopf 32 desselben nit einem Innensechskant 34 versehen.

Sie Wirkungsweise des in Fig. 4 dargestellten Längslenkers 20 ist nun folgendet Bei auftretenden Zugkräften, die größer als die normalen Brems- und Antriebskräfte sind, wird durch den Schraubenbolzen 31 mit Kugelkopf 33» der über das Innenrohr 26 mit dem Gelenkauge 28 verbunden i3t, das Außenrohr 25» das mit dem anderen Gelenkauge 27 verbunden ist, energieverzehrend aufgeweitet.

Eine andere Aueführungsform eines energieverzehrenden Längslenkers - hier mit 20a bezeichnet - zeigt Fig. 5· Ähnlich wie bei der Ausftfhrungaform nach Fig. 4 sind zwei Längslenkerteile 35» 36, die jeweils mit einom Gelenkauge 27 bzw· 28 durch Schweißung verbunden sind, ineinander geschoben angeordnet. Es handelt sich jedoch hier nicht um rohxförmige Teile, sondern um TF-Profile. Die Fixierung der beiden Längslenkerteile 35» 36 in ihrer aus Fig. 5 ersichtlichen Normallage erfolgt durch zwei Befestigungsbolzen 37» die entsprechende Querstangen 38 in den beiden Längslenker teilen 35» 36 durchsetzen. Dabei hat das Profil 35; das mit dem Auge 27 verbunden ist, für den

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Befestigungsbolzon 37 nur ein Durchgangsloch. Profil 36 dagegen, das mit dem Auge 28 verbunden ist, weist einlaufend in das Durohgangslooh 38 jeweils einen Schlitz 39 auf. Bei auftretenden Zugkräften werden nun die Sohlitze 39 duroh die Befestigungsbolzen 37 energie« verzehrend aufgeweitet.

Fig. 6 und 7 zeigen nun einen Längslenker 20b, der durch axiale Druokbeanspruchung energieverzehrend plastisch verformbar ist. Abweichend von den geschilderten Aueführungsformen nach Fig. 4 und 5 besteht der Längslenker 20b aus einem einzigen rohrförmigen Teil 40, das an den Enden mit Gelenkaugen 27, 28 verbunden ist, die entsprechend Fig. 4 und 5 ausgebildet sein können und daher entsprechend bezeichnet sind. Im Mittelbereich weist das rohrförmige Teil 40 eine Querschnittsvergrößerung 4I auf, wobei der kleinere in den größeren Rohrquerschnitt absatzförmig übergeht. Wird der Längslenker 20b nun durch eine axiale Druckkraft, die größer ist als die normalen Brems- und Antriebskräfte, beansprucht, so nimmt er die aus Fig. 7 ersiohtliehe Form an. Dabei haben sich unter Aufzehrung von kinetischer Energie und entsprechender Verkürzung des Längslenkers 20b die Bereiche kleineren Querschnitts des rohrförmigen Teils 40 in den erweiterten Mittelbereich 4I hineingeschoben.

- Schutzansprüche -

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Claims

Sohutzaxisprüohe Ί

1. Aufhängung für die Einteraehee von Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftfahrzeugen, mittels Tor der Hinterachse angeordneten Längelenkern, wobei die Hinterräder von eines rom angeordneten Motor über einen geschlossenen Antriebsetrang, der auf den Motor τοη außen einwirkende Frontalkräfte auf die Hinterachse überträgt, angetrieben sind,

dadurch gekennzeichnet, daß jeder Längslenker (20) aus zwei ineinander geschobenen feilen (25, 26) besteht, τοη denen jedes Bit einen Ende an einen der beiden Oelenkaugen (27, 28) des Längslenkers befestigt ist und daß das freie Ende (30) des inneren Längelenkerteile (26) eine Terdiokung (32) aufweist, deren Abmessungen die liohte Veite des äußeren Längelenkerteils (2^) überwiegen.und daß das äußore Längelenkerteil an der Stelle, an der sioh die Terdiokung (32) in Hörsäleteilung befindet, entsprechend aufgeweitet ist (53) (flg. 4)·

2· Hinter achsaufhängung naoh Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß als Längslenkerteile (23» 26) ineinander geschobene Bohre kreisförmigen Querschnitts dienen und die Terdiokung (32) dee inneren Längelenkerteile (26) kugelförmig ausgebildet ist.

3« Hinterachsaufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdiokuntf durch den kugelförmigen Kopf (32) eines in das freie Ende (30) dos inneren rohrförmigen Längslenkerteile (26) eingeschraubten Schraubenbolzens (31) gebildet wird.

4* Hinterachsaufhangung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der kugelförmige Kopf (32) des Schraubenbolzene (31) zur Betätigung desselben einen Innenseohskant (34) aufweist.

5· Hinterachsaufhängung nach Anspruch 1, dadureh gekennzeichnet, daß jeder Längslenker (20a) aus zwei ineinander geschobenen Teilen (35, 36) besteht, von denen jedes mit einem Ende an einem der beiden Gelenkaugen (27, 28) des Längslenkers befestigt ist und daß die Längslenkerteile (35> 36) korrespondierende Querbohrungen (38) aufweisen, die von Befestigungsbolzen (37) durchsetzt werden und daß jeweils eine Querbohrung (38) je zweier von einem Befestigungsbolzen durchsetzter Querbohrungen in einen Längsschlitz (39) ausmündet, dessen Veite geringer als der Surohmesser der Querbohrungen (38) ist (Fig. 5).

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6. Hinterachsaufhängung nach Anspruch 51 dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die Querbohmngen (38) des inneren Langslenkerteils (36) in Längeeohlitze (39) ausmünden.

7· Hinteraohsaufhängung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Längslenkerteile (35» 36) ineinander geschobene U-Profile und als Befestigungsbolzen (37) durch Muttern gesicherte Schraubenbolzen dienen.

8· Hinterachsaufhängung nach Anspruch 1 unter Verwendung τοη hinter der Hinterachse angeordneten Längslenkern, dadurch gekennzeichnet, daß die Längslenker (20b) zwischen den beiden Gelenkaugen (27, 28) jeweils rohrförmig, vorzugsweise mit kreisförmigem Querschnitt, ausgebildet sind (40) und daß sie in ihrem Hittelbereich eine Querschnittserweiterung (41) aufweisen.

9. Hinterachsaufhängung nach Anspruch Θ, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang vom kleineren Querschnitt (40) in den erweiterten Querschnitt (4I) des Hittelbereichs jedes Längslenkers (20b) abrupt, d. ho durch einen einzigen Stufensprung, erfolgt.

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