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Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung, insbesondere eine Hinterradaufhängung eines Kraftfahrzeuges, welche einen Radträger und ein Lenkerelement aufweist, die in einem montierten Zustand über Anlageflächen miteinander verbunden sind.
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Die
DE 1 530 736 offenbart eine unabhängige Hinterradaufhängung für Kraftfahrzeuge mit einem an der Karosserie befestigten Differential und schwingenden Halbachsen. Das Differential ist über drei Schwenkzapfen, die in Gummibuchsen gelagert sind, an der Karosserie befestigt. Die mit dem Radträger fest verbundenen Längslenker sind um eine durch den Schwenkpunkt des Kardangelenkes verlaufende Achse schwenkbar. Eine Federungseinheit ist zwischen dem Radträger und der Karosserie angeordnet. Der Längslenker ist starr mit dem Radträger verbunden.
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In der
DE 1 957 145 wird eine Hinterradaufhängungsvorrichtung offenbart, welche ein inneres und ein äußeres Blatt aufweist, die im wesentlichen in Längsrichtung des Kraftfahrzeuges verlaufen. Die beiden Blätter sind über ein Verbindungsglied an ihren hinteren Endteilen miteinander verbunden.
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In der
DE 34 34 790 C2 ist ebenfalls eine Hinterradaufhängung für ein Kraftfahrzeug offenbart. Ein Längslenker ist an seinem vorderen Ende schwenkbar mit dem Fahrzeugrahmen und an seinem anderen Ende mit einem Radträger verbunden. An dem hinteren Ende ist eine den Radträger aufnehmende Vertiefung angeordnet. In der Vertiefung ist ein Loch vorgesehen, durch das sich der Lagerzapfen des Radträgers erstreckt. Im Bereich der Vertiefung ist der Längslenker durch Bolzen mit dem Radträger verbunden.
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Die aus der
DE 34 34 790 C2 geteilte
DE 34 48 231 C2 befaßt sich mit einer Einzelradaufhängung für ein Kraftfahrzeug. Diese soll beim Einfedern und auch beim Ausfedern des Rades ausgehend von der Konstruktionslage der Einzelradaufhängung nachspurfrei sein, weswegen die
DE 34 48 231 C2 vorschlägt, dass Querlenker in der Konstruktionslage der Einzelradaufhängung im Wesentlichen horizontal verlaufen.
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Eine hintere Einzelradaufhängung für Kraftfahrzeuge offenbaren auch die
DE 36 18 563 A1 und die
DE 36 18 564 A1 . Ein Schlepparm weist jeweils einen oberen und unteren Verbindungsarm auf, welche durch Schrauben an den jeweiligen Verbindungsarmen einer jeweiligen Gelenkverbindung befestigt sind.
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Die
EP 1 216 858 B1 offenbart ein Aufhängungssystem mit einem Schwingarm für ein Kraftfahrzeug. Der Schwingarm wird durch Zusammenfügen eines Schwingarm-Hauptkörpers, eines Trägerelementes und eines Trägerverstärkungselementes gebildet. Das Trägerelement wird mittels Schrauben mit einem Radträger verbunden, wobei spalterzeugende Distanzelemente vorgesehen sind.
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Radaufhängungen, beispielsweise Hinterradaufhängungen mit einem Lenkerelement, welches mit einem Radträger verbindbar ist, sind zum Beispiel in der Ausgestaltung als Schwertlenker bekannt. Möglich ist, Radträger und Schwert dabei einstückig aus einem Material zu formen, so dass eine gesonderte Verbindung zwischen beiden Komponenten entfallen kann. Bekannt ist aber auch, Schwert und Radträger aus zwei voneinander getrennten Komponenten herzustellen, und diese miteinander zu verbinden. Der Radträger kann dabei aus geeigneten Werkstoffen gegossen oder geschmiedet werden, wobei geeignete Werkstoffe z. B. Eisen, Stahl oder Aluminium sein können. Das Schwert ist bevorzugt als separate Komponente aus einem Stahl gebildet. Beide voneinander getrennten Komponenten müssen mit geeigneten Verbindungsarten miteinander verbunden werden, um z. B. einen Schwertlenker zu bilden. Schwertlenker sind in ihrer Funktion und Wirkungsweise allgemein bekannt. Zur Verbindung beider Komponenten sind Schraubverbindungen bekannt, so dass grundsätzlich eine Pressung zwischen den aneinander liegenden Anlageflächen erzeugt wird. Die erzeugbaren Verbindungskräfte hängen jedoch von dem Reibkoeffizienten der beiden ebenen Anlageflächen und der Klemmkraft der Bolzen ab. Der Reibkoeffizient ist dabei normalerweise begrenzt, so dass für eine halbwegs sichere und stabile Verbindung größere Schrauben bzw. Bolzen verwendet werden. Nachteilig ist weiter, dass Toleranzen der Komponenten einen unerwünschten Versatz zwischen dem Radträger und dem Lenkerelement bzw. dem Schwert bewirken. Um dem entgegen zu treten, ist z. B. vorgesehen ein Ausrichtelement beispielsweise in der Ausgestaltung als Führungsstift bzw. -bolzen oder dergleichen einzusetzen, wobei das Ausrichten nach dem Zusammenbau der beiden Komponenten durchgeführt wird. Ein zusätzlich vorzusehender Ausrichtschritt ist jedoch sehr zeit- und insbesondere kostenintensiv. Auch der Einsatz größerer Bolzen bzw. Schrauben ist im Hinblick auf die nicht notwendige Überdimensionierung sehr kostennachteilig.
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Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Radaufhängung der eingangs genannten Art, insbesondere eine Radträger-Lenkerelement-Verbindung mit einfachen Mitteln so zu verbessern, dass die vorgenannten Nachteile vermeidbar sind.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Radaufhängung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei die korrespondierenden Anlageflächen jeweils konusförmig ausgebildet sind, und jeweils in einen Absatz übergehen, welche zueinander beabstandet sind.
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Vorteilhaft wird mit der konusförmigen Ausgestaltung der einander anliegenden Anlageflächen ein Formschluß zwischen beiden erzeugt.
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Ein Kraft-(oder Reib-)schluß im Sinne der Erfindung herrscht zwischen zwei Komponenten so, dass eine Querkraft von einem Bauteil zu einem zweiten Bauteil durch Reibung übertragen wird. Hierfür werden zwei ebene Flächen verschiedener Bauteile durch Verschrauben aufeinander fixiert, wobei in der Fuge eine Pressung erzeugt wird. Diese Preßkraft sorgt mit der Reibung in der Fuge dazu, dass die Querkraft, welche tangential zur Fuge steht, übertragen werden kann. Die Grenze der übertragbaren Kraft hängt hierbei von der Schraubenkraft und der Reibung, bzw. dem Reibkoeffizienten ab.
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Bei der Erfindung dagegen wird ein Formschluß erzeugt, bei dem die Querkraft durch zwei ineinander greifende Flächen der beiden Bauteile übertragen wird. Die Querkraft wird rechtwinklig zu den Anlageflächen übertragen. Die Grenze der übertragbaren Kraft ist lediglich abhängig von der Ausgestaltung, dem Material und/oder dem Querschnitt der Bauteile. Mittels des Formschluß, also dem aneinander liegen der beiden konusförmigen Anlageflächen ist eine im Vergleich zum Reibschluß wesentlich höhere Kraftübertragung, z. B. eine acht mal höhere Kraftübertragung möglich, so dass die Anzahl der Verbindungsschrauben aber auch deren Dimensionierung verringert werden kann.
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In günstiger Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die beiden im montierten Zustand aneinander liegenden Anlageflächen jeweils eine gleichorientierte Neigung aufweisen. Beispielhaft weisen die beiden konusförmig ausgeführten Anlageflächen einen Konuswinkel lediglich beispielhaft von 45° bis 135° auf.
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Das Lenkerelement in der bevorzugten Ausgestaltung als Schwert weist ein vorderes Ende und ein hinteres Ende auf, welches mit dem Radträger verbndbar ist. Das Lenkerelement ist beispielhaft aus einem Stahl gefertigt, wobei der Radträger bevorzugt aus Aluminium gefertigt ist.
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In zweckmäßiger Ausgestaltung sind die Anlageflächen des Lenkerelementes so ausgeführt, dass diese sich an einer zum Radträger orientierten Seite des Lenkerelementes aus der Ebene des Lenkerelementes erheben. Die Anlagefläche des Lenkerelementes geht in einen Absatz über, welcher bevorzugt parallel zur Ebene des Lenkerelementes, also parallel zu einer Hochachse des Lenkerelementes verläuft. Der Absatz umschließt mit seinem freien Ende eine Durchgriffsöffnung.
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Analog dazu ist der Radträger ausgeführt, welcher ein Aufnahmeelement aufweist, an welchem die korrespondierende Anlagefläche bzw. Gegenanlagefläche angeordnet ist. In dem Aufnahmeelement ist eine zentrale Bohrung, beispielsweise eine Gewindebohrung eingebracht, in welche eine Schraube oder eine Bolzen einschraubbar ist. Die Anlagefläche des Radträgers verläuft konusförmig geneigt von einem freien Einsteckende wegorientiert nach innen in Richtung zu einer Mittelachse. Die konusförmige Anlagefläche geht in einen Absatz über, welcher bevorzugt senkrecht zur Mittelachse angeordnet ist. Insofern weist der Radträger bzw. das Aufnahmeelement eine zur Erhebung des Lenkerelementes korrespondierende Vertiefung an seinem Einsteckende auf.
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Selbstverständlich weist das Lenkerelement an seinem mit dem Radträger zu verbindenden Ende mehrere, beispielsweise zwei Erhebungen, also Anlageflächen auf, welche beispielhaft in einer Hochrichtung des Lenkerelementes gesehen zueinander beabstandet sind, was natürlich nicht beschränkend sein soll. Dementsprechend weist der Radträger eine korrespondierende Anzahl an Aufnahmeelementen auf. Zum Zusammenbau wird nun das Lenkerelement mit seiner Erhebung in die Vertiefung des Aufnahmeelementes so eingesetzt, dass die Durchgriffsöffnung und die Bohrung einander fluchten. Durch die korrespondierend konusförmige Ausführung der beiden Anlageflächen (Erhebung/Vertiefung) ist ersichtlich, dass ein besonderer Ausrichtschritt entfällt. Mit anderen Worten kann auf besonderes Ausrichtwerkzeug oder gar eine besondere Lehre verzichtet werden. Vielmehr wird vorteilhaft eine direkte Ausrichtung des Lenkerelementes zum Radträger erreicht. Eine Schraube wird durch die Durchgriffsöffnung in die Bohrung eingesteckt und mit dem Gewinde verschraubt. Alternativ kann gegenüberliegend zum Einsteckende des Aufnahmeelementes eine Mutter auf ein hervorstehendes Gewinde der Schraube aufgeschraubt werden. Durch die aufzubringende Schraubenkraft wird die Anlagefläche des Lenkerelementes in Richtung zur Anlagefläche des Radträgers bzw. seines Aufnahmeelementes, also in Richtung zum, zu dem Einsteckende gegenüberliegenden Ende des Aufnahmeelementes gezogen. Ist eine genügende Verbindungskraft erreicht, sind die beiden Absätze zueinander über einen Spalt beabstandet. Der Spalt ist dahingehend vorteilhaft und so ausgeführt, dass sichergestellt werden kann, dass die Kraft von dem Lenkerelement zum Radträger und umgekehrt nur über den Formschluß zwischen beiden Anlageflächen übertragen wird. Denn die beiden Komponenten sind nur über die konusförmigen Anlageflächen miteinander verbunden.
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Möglich ist natürlich anstelle der Erhebung an dem Lenkerelement eine Vertiefung vorzusehen, wobei das Aufnahmeelement dann eine entsprechende Erhebung an seinem Einsteckende aufweisen würde. Bevorzugt ist, eine Schraube bzw. einen Bolzen mit einem Standard Kopf, auszuführen. Denkbar ist aber auch, die Schraube bzw. den Bolzen mit einem konusförmigen Schraubenkopf, also einer konusförmigen Klemmfläche auszuführen, so dass gegebenenfalls noch höhere Kraftbeträge übertragbar sind.
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Mit der Erfindung wird eine Radaufhängung, insbesondere eine Radträger-Schwert-Verbindung zur Verfügung gestellt, bei welcher die Anzahl der Befestigungselemente (Schrauben) im Vergleich zum Stand der Technik bei höherer Kraftübertragung reduziert ist. Besonders vorteilhaft ist, dass günstigen falls jeweils lediglich zwei korrespondierende Anlagefläche und somit auch nur zwei Schrauben bzw. Bolzen eingesetzt werden müssen, um eine sichere Verbindung von Lenkerelement und Radträger zu erreichen. Vorteilhaft ist auch, dass ein gesonderter Ausrichtschritt entfallen kann. Alle Maßnahmen bewirken unter anderem auch einen erheblichen Kostenvorteil.
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Weitere Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen
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1 einen hinteren Schwertlenker eines Kraftfahrzeuges in perspektivischer Ansicht,
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2 ein Lenkerelement als Einzelheit,
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3 einen vergrößerten Abschnitt des Lenkerelementes aus 2 im Detail, und
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4 eine Verbindung des Lenkerelementes zum Radträger als Einzelheit in einem Längsschnitt.
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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1 zeigt eine Radaufhängung 1, insbesondere eine Hinterradaufhängung, die ein Lenkerelement 2 und einen Radträger 3 aufweist. Weitere Komponenten der Radaufhängung 1 sind nicht dargestellt. Das Lenkerelement 2 und der Radträger 3 sind als separate Komponenten voneinander hergestellt. Das Lenkerelement 2 ist beispielhaft ein z. B. aus einem Stahl hergestelltes Schwert. Der Radträger 3 ist lediglich beispielhaft aus Aluminium gefertigt. Insofern ist in 1 beispielhaft ein Schwertlenker dargestellt. Die Funktion und Wirkungsweise ist allgemein bekannt, weswegen hier nicht näher darauf eingegangen wird.
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Wesentlich bei der Erfindung ist die Ausgestaltung der einander korrespondierenden Anlageflächen sowohl des Lenkerelementes 2 als auch des Radträgers 3.
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Das Lenkerelement 2 weist ein vorderes Ende 4 und ein dazu gegenüberliegendes Ende 6 zur Verbindung mit dem Radträger 3 auf. An dem vorderen Ende 4 ist eine Buchse 7 angeordnet.
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An dem Ende 6 des Lenkerelementes 2 sind beispielhaft zwei Anlageflächen 8 ausgebildet (2 und 3), welche auf einer zum Radträger 3 orientierten Seite 9 als Erhebung 11 ausgeführt sind. Die Anlageflächen 8 weisen eine konusförmige Ausgestaltung auf, welche jeweils in einen Absatz 12 übergeht. Der Absatz 12 umgreift mit seinem freien Ende 13 eine Durchgriffsöffnung 14. Der Absatz 12 ist so hergestellt, dass dieser vorzugsweise parallel zur Ebene des Lenkerelementes 2, also senkrecht zur Mittelachse der konusförmigen Anlageflächen 8 verläuft. Die Erhebung 11 um die Durchgriffsöffnung 14, also die Anlageflächen 8 und die daran angeordneten Absätze 12 sind beispielhaft in einem Tiefziehverfahren herstellbar.
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Die Durchgriffsöffnungen 14 und somit die Erhebungen 11 sind hier beispielhaft in der Hochrichtung Y des Lenkerelementes 2 zueinander beabstandet. Wie dargestellt, sind beide Durchgriffsöffnungen 14 auf einer gemeinsamen Achse angeordnet. Natürlich können die Durchgriffsöffnungen 14 und somit die Erhebungen 11 in der Zeichnungsebene auch seitlich versetzt zueinander angeordnet sein.
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Der Radträger 3 weist entsprechend der Anzahl von Anlageflächen 8 an dem Lenkerelement 2 entsprechend mehrere, wie beispielhaft dargestellt zwei Aufnahmeelemente 16 auf, welche jeweils korrespondierend zur Anlagefläche 8 des Lenkerelementes 2 ausgeführte Anlageflächen 17 bzw. Gegenanlageflächen 17 aufweisen.
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Die Aufnahmeelemente 16 des Radträgers 3 weisen ein Einsteckende 18 und ein dazu gegenüberliegendes Ende 19 auf. In dem Aufnahmeelement 16 ist eine durchgehende Bohrung 21 angeordnet, welche ein Innengewinde aufweisen kann. Das Einsteckende 18 ist bezogen auf den sich zum gegenüberliegenden Ende 19 erstreckenden Bereich als Verdickung ausgeführt.
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Im montierten Zustand (4) ist eine Schraube 22 bzw. ein Bolzen 22 durch die Durchgriffsöffnung 14 geführt, wobei die Schraube 22 bzw. der Bolzen 22 in die Bohrung 21 des Aufnahmeelementes 16 eingreift. Die Schraube 22 kann mit dem Innengewinde verschraubt werden. Bevorzugt ist aber, wenn die Schraube 22 das gegenüberliegende Ende 19 mit ihrem Gewindeabschnitt überragt, so dass hier eine Mutter aufschraubbar ist.
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Die vorteilhafte Ausgestaltung des Einsteckendes 18 ist in 4 deutlich zu erkennen. Das Einsteckende 18 weist die Anlagefläche 17 bzw. die Gegenanlagefläche 17 auf, welche in einen Gegenabsatz 26 übergeht. Die Gegenanlagefläche 17 ist konusförmig ausgeführt und neigt sich von einer Stirnfläche 24 des Einsteckendes 18 von außen nach innen in Richtung zu einer Mittelachse X. Die Gegenanlagefläche 17 geht in den zum Absatz 12 korrespondierend ausgeführten Gegenabsatz 26 bzw. Absatz 26 über, welcher bevorzugt senkrecht zur Mittelachse X verlaufend ausgeführt ist.
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Der Montagezustand des Lenkerelementes 2 mit dem Radträger 3 über die Aufnahmeelemente 16 ist in 4 dargestellt. Deutlich erkennbar ist, dass die beiden Anlageflächen 8 und 17 aneinander liegen, bzw. ineinander greifen, also einen Formschluß bilden. Hierzu sind beide Anlageflächen 8 und 17 jeweils mit einem (im verbundenen Zustand betrachtet) gleichorientierten Konus ausgeführt, wobei ein bevorzugter Konuswinkel lediglich beispielhaft 90° betragen kann.
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Die Schraube ist von der zur Seite 9 gegenüberliegenden Seite 27 durch die Durchgriffsöffnung 14 in die Bohrung 21 geführt. Erkennbar ist, dass der Kopf 28 der Schraube 22 von der an der Seite 27 gebildeten Vertiefung 29 (an der Seite 9 ist analog die Erhebung 11 gebildet) aufgenommen ist. Günstig ist daher, wenn der Schraubenkopf 28 eine innen liegende Schlüsselfläche 31 aufweist. Natürlich kann der Schraubenkopf 28 auch eine außen liegende Schlüsselfläche aufweisen.
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Wesentlich zu dem von den beiden konusförmigen Anlageflächen 8 und 17 gebildeten Formschluß ist, dass die beiden Absätze 12 und 26 in der Zeichnungsebene gesehen in Horizontalrichtung beabstandet sind, so dass ein Spalt 32 gebildet ist. Der Spalt 32 ist so ausführbar, dass eine Kraftübertragung nur über die aneinander liegenden konusförmigen Anlageflächen 8 und 17 erfolgt.
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Der Spalt 32 erstreckt sich von dem Schraubenschaft in Radialrichtung gesehen so in Richtung zur Anlagefläche 17 des Einsteckendes 18, dass ein innerer Bereich 33 der Anlagefläche 17 kontaktfrei zur Anlagefläche 8 des Lenkerelementes 2 ist. Ebenso ist ein äußerer Bereich 34 der Anlagefläche 8 des Lenkerelementes 2 kontaktfrei zur Anlagefläche 17 des Radträgers 3 bzw. seines Aufnahmeelementes 16. Lenkerelement 2 und Radträger 3 sind also nur über die konisch ausgelegte Verbindung miteinander verbunden, wobei natürlich eine Schraube bzw. zwei Schrauben als Befestigungselement vorgesehen sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 1530736 [0002]
- DE 1957145 [0003]
- DE 3434790 C2 [0004, 0005]
- DE 3448231 C2 [0005, 0005]
- DE 3618563 A1 [0006]
- DE 3618564 A1 [0006]
- EP 1216858 B1 [0007]
