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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem auf Druck und/oder Zug beanspruchbaren Lenker, der eine flächige Struktur aus einem oder mehreren Blechen umfasst, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Lenker nach dem Oberbegriff des Anspruchs 15.
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Es ist bekannt, Lenker, wie etwa Dreieckslenker als Führungs- oder Aufhängungsarme im Fahrwerk, mit einer flächigen Blechstruktur zu versehen. Dabei stellt sich die Schwierigkeit, eine hohe Stabilität des Lenkers zu erzielen. Deswegen wird ein derartiger Lenker häufig zweischalig mit einer oberen und einer unteren flächigen Struktur ausgebildet, wobei damit jedoch ein hoher und zeitintensiver Verschweißungsaufwand in drei Dimensionen einhergeht.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Stabilitätsverbesserung derartiger Lenker zu erreichen.
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Die Erfindung löst dieses Problem durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch einen Lenker mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Hinsichtlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung wird auf die weiteren Ansprüche 2 bis 14 verwiesen.
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Durch die Erfindung ist ein Kraftfahrzeug geschaffen, bei dem eine zumindest lokale Stabilitätserhöhung derartiger Lenker mit flächigen Blechstrukturen erreicht ist. Diese Stabilitätserhöhung kann je nach Geometrie unterschiedlichen äußeren Kräften entgegenwirken, insbesondere einer in der Fläche der Haupterstreckung des Lenkers wirksamen Zug- und/oder Druckbeanspruchung.
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Auch wenn ein solcher Lenker nur eine einlagige flächige Struktur aufweist, kann daher mit geringem Aufwand eine deutliche Verstärkung erreicht werden, so dass damit eine Stabilität erreicht wird, zu der bisher eine zweischalige Ausbildung erforderlich war. Natürlich ist die Erfindung auch bei zweischaligen Lenkern zur weiteren Stabilitätserhöhung bei besonders hohen Anforderungen einsetzbar.
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Der Verstärkungskörper kann entweder massivmetallisch oder beispielsweise auch als offenes oder insbesondere geschlossenes Hohlprofil ausgebildet sein, um eine hohe Stabilität zu gewährleisten.
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Insbesondere ist der Verstärkungskörper lang erstreckt und in Anpassung an den auf Zug oder Druck hoch belasteten Randbereich gekrümmt. Der Verstärkungskörper kann daher dem Lenker über einen weiten Bereich seines Verlaufs folgen und besonders vorteilhaft und montagevereinfachend auch seitlich über die flächige Struktur des Lenkers hinausragen, um damit in Doppelfunktion einen Zapfen für eine Lageraufnahme des Lenkers ausbilden zu können. Ein solcher Zapfen kann in Einbaustellung des Lenkers in einem sog. Hydrolager zur beweglichen Abstützung des Lenkers gehalten sein.
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Der Verstärkungskörper selbst kann ein gleichmäßig dickes Strangpressprofil ausbilden und beispielsweise einen Zweiflachquerschnitt oder einen Sechskant oder auch einen Rundquerschnitt aufweisen.
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Dabei kann der umgebogene oder umgebördelte Randbereich der flächigen Struktur des Lenkers derart weit gekrümmt sein, dass er den Verstärkungskörper über einen großen Teil seines Querschnitts umgreift und dadurch der Verstärkungskörper über seinen Verlauf in der Krümmung auch ohne weitere Maßnahmen wie Verschweißen, Verkleben oder ähnliches formschlüssig gehalten ist.
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Insbesondere kann auch bei einem den Verstärkungskörper weniger weit umgreifenden Randbereich vorgesehen sein, dass der Verstärkungskörper über seinen Verlauf mit dem Randbereich dauerhaft verbunden, insbesondere punkt- oder linienhaft verschweißt ist. Die Kraftübertragung von der flächigen Blechstruktur auf den Verstärkungskörper ist in jedem Fall über einen weiten Bereich seines Verlaufs möglich, so dass ein hohes Maß an Unterstützung geschaffen ist.
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Wenn der Lenker in Einbaustellung im Bereich einer ersten Kante auf Zug und im Bereich einer dieser gegenüberliegenden Kante auf Druck beanspruchbar ist, können auch beide hoch beanspruchten Kanten von dem oder einem Verstärkungskörper unterlegt sein. Dieser kann hierfür auch montagetechnisch sehr einfach einstückig und derart eng nach Art eines Mäanders gebogen sein, dass er sowohl im Bereich der ersten als auch der gegenüberliegenden Kante des Lenkers die flächige Struktur aussteifend untergreift.
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Insbesondere kann der metallische Verstärkungskörper mehrere zehn Zentimeter lang sein und so den hochbelasteten Bereich des Lenkers über seine ganze Länge untergreifen und stabilisieren.
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Ein derartig ausgebildeter Lenker ist separat handelbar und daher hier auch zusätzlich separat beansprucht.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus in der Zeichnung dargestellten und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen des Gegenstandes der Erfindung.
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In der Zeichnung zeigt:
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1 eine schematische und beispielhafte Draufsicht auf ein erfindungsgemäß ausgebildetes Kraftfahrzeug mit hier vier verstärkten Führungslenkern,
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2 einen perspektivisch und schematisch von schräg unten dargestellten Führungslenker mit einem seiner in Einbaustellung beim Bremsen des Fahrzeugs auf Druck beanspruchten Kante zugeordneten Verstärkungskörper,
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3 eine teilweise aufgeschnittene Detailansicht einer möglichen Ausbildung von Schweißnähten zur Festlegung des Verstärkungskörpers nach 2,
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4 eine ähnliche Darstellung wie 2, jedoch mit einer alternativen Festlegung des Verstärkungskörpers durch formschlüssige Halterung unterhalb des einfassenden Randbereichs,
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5 eine teilweise aufgeschnittene Detailansicht der Festlegung des Verstärkungskörpers nach 4,
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6 eine ähnliche Ansicht wie 2, jedoch in Ausbildung eines mäandrierend umgebogenen Verstärkungskörpers, der sowohl die auf Druck als auch die gegenüberliegende, auf Zug beanspruchte Kante verstärkt,
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7 eine ähnliche Ansicht wie 6, wobei jedoch hier zwei separate Verstärkungskörper einerseits für die Druckseite und andererseits für den gegenüberliegenden, auf Zug beanspruchten Randbereich vorgesehen sind,
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8 ein beispielhaftes Kraft-Weg-Diagramm eines herkömmlichen und eines erfindungsgemäß verbesserten Lenkers.
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In 1 ist in schematischer Draufsicht ein Kraftfahrzeug 1 dargestellt, dessen hier sämtliche vier Räder 2 über Lenker 3 gehalten sind, die jeweils zumindest in ihren hauptsächlich auf Druck beanspruchten Bereichen 8 mit lang erstreckten und der Kontur des Randbereichs folgenden massivmetallischen Verstärkungskörpern 9, 109, 209 versehen und die dennoch im Wesentlichen als flächige Blechstrukturen 5 ausgebildet sind. Derartige Lenker 3 bilden dabei Führungslenker aus, die im Wesentlichen Brems- und Seitenkräfte abfangen. Eine Kraftwirkung in Z-Richtung tritt dabei häufig nicht oder nur unwesentlich auf, da diese über separat gehaltene Federbeine abgefangen wird.
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Das Fahrzeug 1 kann in der erfindungsgemäßen Ausbildung auch hohe Stabilitätsanforderungen erfüllen und zum Beispiel auch ein Nutzfahrzeug oder ein Offroadfahrzeug sein.
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In einem ersten Ausführungsbeispiel ist in 2 ein sog. Dreipunktlenker 3 dargestellt, der in seiner Einbaustellung zum Beispiel in der o. g. Anordnung im Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs 1 gehalten sein kann, wobei hier ein Ende 4 des Lenkers 3 beweglich in einem Hydrolager gehalten sein kann.
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Der Lenker 3 ist etwa quer im Fahrzeug halterbar, so dass er in Einbaustellung ungefähr horizontal liegt und in dieser Ebene auf Zug- oder Druck beanspruchbar ist. Der Lenker 3 weist insgesamt eine flächige Struktur 5 aus einem oder mehreren Blechen auf. Hier ist eine einlagige Blechstruktur dargestellt, die durch die erfindungsgemäße Ausbildung eine erhebliche Aussteifung gewinnt und dadurch eine Verbindung mit einer zweiten Lage für die meisten Anwendungen entbehrlich macht.
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Insbesondere beim Bremsen des Fahrzeugs oder beim Heranrollen gegen einen Bordstein o. ä. Hindernis kann eine hohe Druckkrafteinleitung auf den Randbereich 6 entstehen. Der Randbereich 6 ist daher zumindest partiell eng aus der horizontalen Ebene heraus um z. B. 90° in eine vertikale Ebene oder weiter gekrümmt und bietet so eine erste Stabilisierung. Eine weitere Stabilisierung ist durch eingebrachte Sicken 7, Rippen oder ähnliche in die flächige Struktur 5 eingebrachte Verstärkungen erreicht.
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Als entscheidende Verstärkung des beanspruchten Randbereichs 6 ist dieser zumindest im Bereich einer höchsten im Betrieb auftretende Kraftbeanspruchung 8 des Lenkers 3 von einem massivmetallischen Verstärkungskörper 9 unterlegt. Dieser ist zwischen dem Randbereich 6 und einer ersten Sicke 7 zumindest über einen Teil seines Umfangs eingefasst.
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Wie in 2 gut zu erkennen ist, ist der Verstärkungskörper 9 lang erstreckt – zum Beispiel mehrere zehn Zentimeter – und in Anpassung an den Randbereich 6 gekrümmt.
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Diese Krümmung ist derart ausgebildet, dass der Verstärkungskörper 9 über seinen Verlauf in der umgebogenen oder umgebördelten Krümmung des Randbereichs 6 formschlüssig und mit einer über seine Längserstreckung großen Kontaktfläche zu der Blechstruktur 5 gehalten ist (3), so dass die Kraftübertragung zwischen den Teilen 9 und 5 über einen weiten Verlauf des Lenkers 3 stattfinden kann. In dieser Figur sind auch Schweiß- und/oder Klebenähte 10 eingezeichnet, die den innigen und dauerhaften Kontakt zwischen den Einheiten 9 und 5 sichern.
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Diese Verbindung 10 kann sowohl über eine Vielzahl von Verbindungspunkten als auch linienhaft ausgebildet sein und insbesondere den Verstärkungskörper 9 auf beiden Seiten einfassen.
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In 2 und anderen Figuren ist weiterhin eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dargestellt. Gemäß dieser Ausgestaltung ragt der Verstärkungskörper 9 zumindest einseitig an dem Ende 4 über die flächige Struktur 5 des Lenkers 3 hinaus und bildet dadurch in Doppelfunktion einen Zapfen 11 für eine Lageraufnahme des Lenkers aus. Dieser Zapfen kann in Einbaustellung des Lenkers 3 in ein Hydrolager (hier nicht dargestellt) eingreifen. Durch die insgesamt vorgesehene Einstückigkeit des Verstärkungskörpers 9 mit dem Zapfen 11 muss dann kein weiterer, separater Körper als Zapfen eingelegt werden. Insbesondere ist es auch entbehrlich, nur für die Halterung eines Zapfens eine zweilagige flächige Struktur auszubilden.
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Gemäß einem weiteren gezeichneten Ausführungsbeispiel nach den 4 und 5 muss der Verstärkungskörper 9 nicht mit der flächigen Struktur 5 verschweißt oder verklebt sein, sondern kann auch allein durch einen eng um den Verstärkungskörper 9 umgebogenen und diesen weitgehend einfassende Randkante 12 fest an der Struktur 5 gehalten sein. Die sonstige Geometrie und Funktion ist zu dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel weitgehend gleichartig.
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Gemäß der Einbaustellung nach 1 wird der oder jeder Lenker 3 in seiner Einbaustellung in seinem ersten Randbereich 6 insbesondere beim Bremsen des Fahrzeugs 1 auf Druck und im Bereich einer dieser gegenüberliegenden Kante 13 auf Zug beansprucht. Die gegenüberliegende Kante 13 muss nicht parallel zum ersten Randbereich 6 liegen.
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Gemäß den weiteren Ausführungsbeispielen nach den 6 und 7 ist dabei nicht nur ein maximal auf Druck beanspruchbarer Bereich 8 mit der massiven Verstärkung 109, 209 unterstützt, sondern auch ein maximal auf Zug beanspruchbarer und an der gegenüberliegenden Kante 13 des Lenkers 3 gelegener Bereich 14.
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Gemäß 5 ist dabei der Verstärkungskörper 109 einstückig und derart eng mäandrierend gebogen, dass er mit dem ersten Schenkel 109a im Bereich eines ersten Randes 6 und im dem zweiten Schenkel 109b an der gegenüberliegenden Kante 13 des Lenkers 3 die flächige Struktur 5 jeweils aussteifend untergreift. Diese Verstärkung 9 wirkt daher unterstützend sowohl gegenüber einer hohen Druckbelastung des erste Randbereichs 6 als auch gegenüber einer hohen Zugbelastung der gegenüberliegenden Kante 13 und bildet jeweils eine Aussteifung des Lenkers 3. Die Verbindung zwischen den Teilen 109 und 5 kann wiederum unterschiedlich, wie oben beschrieben, erfolgen. Die Geometrie und Funktion des ersten Schenkels 109 ist praktisch gleich zum Verstärkungskörper 9 des ersten Ausführungsbeispiels.
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Gemäß der weiteren Alternativausführung nach 7 sind hingegen zwei einzelne eingelegte massivmetallische Verstärkungskörper 209, 209a vorgesehen, von denen der erste 209 eine Aussteifung auf der Druckseite und der zweite 209a eine Aussteifung auf der Zugseite des Lenkers 3 bewirkt. Auch hier kann die Verbindung zwischen den Teilen 209, 209a und 5 wiederum unterschiedlich, wie oben beschrieben, erfolgen. Die Geometrie und Funktion des ersten Verstärkungskörpers 209 ist praktisch gleich zum Verstärkungskörper 9 des ersten Ausführungsbeispiels, wohingegen der Verstärkungskörper 209a ähnlich wie der zweite Schenkel 109b des vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiels wirkt.
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Wie hier in sämtlichen Ausführungsbeispielen dargestellt ist, kann die flächige Struktur 5 außerhalb ihrer Aussteifung durch den Verstärkungskörper einlagig sein, so dass das komplizierte Anschweißen einer zweiten Schale entbehrlich ist und dennoch durch die jeweilige Verstärkung 9, 109, 209, 209a eine erhebliche Aussteifung und Stabilisierung erreicht ist und der Fertigungsaufwand gering bleibt. Mit dem so gebildeten Lenker ist auch ein günstigeres Bruchverhalten erreicht, wie in 8 gezeigt ist. Dort ist erkennbar, dass ein mit einem derartigen Verstärkungskörper 9, 109, 209, 209a unterlegter und fest verbundener Lenker 3 ein wesentlich besseres Verformungsverhalten zeigt als ein nicht verstärkter Lenker. Insbesondere findet bei hoher Krafteinleitung erst ein sehr langsames Fließen des Bauteils statt, ehe es zum Bruch kommt.
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Der Verstärkungskörper 9 bildet zum Beispiel ein Strangpressteil mit über seinen Verlauf gleichmäßiger Dicke aus. Beispielsweise kann dies einen sechseckigen Querschnitt oder einen Zweiflach oder auch einen runden oder anderen Querschnitt aufweisen. Dies richtet sich auch nach der Geometrie der flächigen Struktur 5 und insbesondere des Randbereichs 6 sowie nach der Art der Befestigung an dieser. Derartige Strangpressteile sind billiger als zum Beispiel Schmiedeteile.
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Ein solcher Lenker 3 mit zumindest einer flächigen Blechstruktur 5 und zumindest einem dem Randbereich folgenden massivmetallischen Verstärkungskörper 9, 109, 209, 209a ist gesondert beansprucht.
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Derartige Lenker 3 können unterschiedlich ausgebildet sein, neben der gezeigten Dreipunktausbildung zum Beispiel auch als Zweipunktlenker. Sie können an verschiedenen Stellen im Fahrzeug 1 zum Einsatz kommen, insbesondere in Fahrwerks- oder Lenkungsteilen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug,
- 2
- Räder,
- 3
- Lenker,
- 4
- hydrolagerseitiges Ende,
- 5
- flächige Struktur,
- 6
- auf Druck belasteter Randbereich,
- 7
- Sicken o. ä.,
- 8
- höchstbeanspruchter Bereich,
- 9, 109, 209
- massivmetallischer Verstärkungskörper,
- 10
- Schweiß- oder Klebenähte,
- 11
- Zapfen,
- 12
- Randkante,
- 13
- gegenüberliegende Kante,
- 14
- maximal auf Zug beanspruchbarer Bereich,
