-
Die Erfindung betrifft einen Federträgerarm eines Federträgers einer Kraftfahrzeugachse, insbesondere einer Portalachse, mit einem gekrümmt verlaufenden Längsabschnitt, einem an dem Längsabschnitt anschließenden und hierzu quer verlaufenden Querabschnitt und einem Flanschabschnitt, insbesondere für die Anbindung an ein Radnabengetriebegehäuse, wobei der Querabschnitt mindestens einen Befestigungspunkt für die Anbindung an einen Stoßdämpfer und/oder an eine Federung aufnimmt. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Kraftfahrzeugachse, bei welcher im Bereich von Federträgern vorgenannte Federträgerarme zur Anwendung kommen.
-
Federträgerarme von Federträgern kommen bei Kraftfahrzeugachsen zur Anwendung, um eine Anbindung der jeweiligen Kraftfahrzeugachse an Federungs- und Dämpfungselemente des jeweiligen Kraftfahrzeuges vorzunehmen. Insbesondere bei Fahrzeugachsen von Bussen weist ein Federträger hierbei zwei Federträgerarme auf, über welche in Fahrzeuglängsrichtung vor und hinter den Rädern der Fahrzeugachse eine Anbindung an die dort positionierten Stoßdämpfer und Luftfedern vorgenommen wird. Der jeweilige Federträger kann sich hierbei aus einzelnen Federträgerarmen zusammensetzen, die an ein zwischenliegendes Gehäuse, beispielsweise ein Radnabengehäuse, angreifen, oder aber auch einstückig ausgeführt sein. Zudem sind auch einstückige Ausführungen mit dem zwischenliegenden Gehäuse geläufig.
-
Im Bereich von Niederflussbussen des Stadtverkehrs werden Kraftfahrzeugachsen zudem häufig als Portalachsen ausgeführt, bei welchen ein Achsdifferenzial mit jeweils in die Radnaben verlegten Radnabengetrieben verbunden ist. Über die als Untersetzungsgetriebe ausgeführten Radnabengetriebe kann dabei das Niveau der Fahrzeugachse und damit auch das Niveau des Fahrzeugaufbaus gegenüber dem Boden verringert werden. In diesem Fall ist auch der jeweilige Federträger häufig mit seinen Federträgerarmen entweder an dem jeweiligen Radnabengetriebegehäuse befestigt, oder einstückig mit diesem ausgeführt.
-
Aus der
DE 1 00 28 278 B4 geht ein Federträger einer Portalachse hervor, welcher ein- oder mehrstückig ausgeführt zwei Federträgerarme umfasst. Dabei verfügt ein Federträgerarm über einen gekrümmt verlaufenden Längsabschnitt, an welchem sich ein hierzu quer verlaufender Querabschnitt anschließt. An einem, dem Querabschnitt abgewandten Ende des Längsabschnittes ist zudem ein Flanschabschnitt vorgesehen, über welchen ein Anbindung an ein, das jeweilige Radnabengetriebe des Rades aufnehmenden Gehäuses oder in dessen Bereich auch bei einstückiger Ausführung des Federträgers ein Übergang zu dem zwischenliegenden Gehäuse erfolgt. Um nun insbesondere den Bauraum der Federträgerarme zu vermindern, sind der Längsabschnitt, der Querabschnitt und der Flanschabschnitt eines Federträgerarms jeweils als Vollkörper ausgeführt.
-
Ausgehend von einem Federträgerarm des Standes der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Federträgerarm eines Federträgers einer Kraftfahrzeugachse zur Verfügung zu stellen, welcher bei gleichbleibender Belastbarkeit über ein geringes Gewicht verfügt.
-
Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die darauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
-
Gemäß der Erfindung weist ein Federträgerarm einen gekrümmt verlaufenden Längsabschnitt, einen an den Längsabschnitt anschließenden und hierzu quer verlaufenden Querabschnitt und einen Flanschabschnitt auf. Dabei verfügt der Querabschnitt über mindestens einen Befestigungspunkt für die Anbindung an einen Stoßdämpfer und/oder an eine Federung. Unter einem gekrümmten Verlauf des Längsabschnitts ist hierbei eine Krümmung in Richtung des Querabschnitts, aber auch eine zusätzliche oder alternative Krümmung in die hierzu orthogonale Querrichtung des Federträgerarmes zu verstehen. Mit Querverlaufen des Querabschnitts zum Längsabschnitt ist hierbei ein überwiegend orthogonaler Verlauf zur Längsrichtung des Federträgerarmes gemeint. Der mindestens eine Befestigungspunkt des Querabschnitts wird bevorzugt durch eine Bohrung zur Ausbildung einer Schraubverbindung mit dem Stoßdämpfer und/oder der Federung dargestellt. Stoßdämpfer und Federung können hierbei als gemeinsame Baugruppe mit nur einem Befestigungspunkt verbunden, aber auch als separate Bauteile mit jeweils einem zugeordneten Befestigungspunkt am Querabschnitt gekoppelt werden. Mit einem Stoßdämpfer ist hierbei insbesondere ein hydraulischer Stoßdämpfer gemeint. Als Federung kommt im Rahmen der Erfindung insbesondere eine Luftfederung des Kraftfahrzeuges in Betracht.
-
Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass der Federträgerarm insgesamt als Gussteil aus einer Leichtmetalllegierung gebildet ist und zumindest eine Verrippung aufweist. Eine derartige Ausgestaltung des Federträgerarmes hat den Vorteil, dass durch die Verwendung einer Leichtmetalllegierung das Gewicht beträchtlich abgesenkt werden kann, durch das Vorsehen einer entsprechenden Verrippung hierbei aber die Belastbarkeit einer Eisengussvariante erreichbar ist. Zudem kann durch Verwendung einer Leichtmetalllegierung üblicherweise auch eine schnellere, spanende Fertigbearbeitung des jeweiligen Federträgerarmes aufgrund höherer möglicher Schnittgeschwindigkeiten erzielt werden. Als Leichtmetalllegierung kommt hierbei insbesondere der Einsatz des Werkstoffs EN-AC-AlSi7Mg0,3ST6 oder aber auch ein vergleichbarer Werkstoff in Betracht.
-
In Weiterbildung der Erfindung ist der Längsabschnitt auf einer, dem Querabschnitt abgewandten Seitenfläche mit einer Versteifungsrippe versehen. Durch das Vorsehen einer Rippe in diesem Bereich kann insbesondere das Schwingverhalten des Federträgerarmes verbessert werden.
-
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist auf einer Unterseite eine zwischen dem Flanschabschitt und dem mindestens einen Befestigungspunkt und entlang des Längsabschnitts verlaufende Rippe vorgesehen, welche zumindest in einem Bereich des Längsabschnitts höckerartig ausgebildet ist. Vorteilhafterweise verfügt der Querabschnitt dabei über einen ersten und einen zweiten Befestigungspunkt, wobei die Rippe ausgehend von dem Flanschabschnitt über den ersten Befestigungspunkt zum zweiten Befestigungspunkt verläuft. Diese Ausgestaltung hat dabei insgesamt den Vorteil, dass die Geometriegestaltung Kraftfluss- und Bauteilspannungsoptimiert durch diese, im Belastungsfall zugbeanspruchte Rippe ausgeführt werden kann. Dementsprechend ist es möglich, trotz der niedrigeren Festigkeit der Leichtmetalllegierung bei gleichzeitig materialsparender Ausführung eine ausreichende Belastbarkeit darstellen zu können.
-
In Weiterbildung der Erfindung sind der Flanschabschnitt und zumindest bereichsweise der Längsabschnitt hohl ausgeführt. Mittels der teilweisen Ausführung als Hohlkörper kann Material eingespart und der Herstellungsaufwand und das Gewicht weiter vermindert werden. Dabei ist es durch die Verlagerung des Hohlraums in den Bereich des Flanschabschnitts und des angrenzenden Bereichs des Längsabschnitts möglich, den Federträgerarm weitestgehend kernlos zu gießen. Der Hohlraum kann dabei während des Gießprozesses durch einen einseitig gelagerten Außenkern bzw. einen Schieber dargestellt werden, so dass der Fertigungsprozess entsprechend vereinfacht ist. Generell ist die Geometriegestaltung des erfindungsgemäßen Federträgerarmes hierbei Sand- und Kokillengusstauglich.
-
Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind abseits von Anbindungsflächen des Flanschabschnittes und des mindestens einen Befestigungspunktes ausschließlich verschrägte Flächen vorgesehen. Hierdurch kann eine korrosionsvermindernde Bauteilgestaltung erreicht werden, da auf den Federträgerarm bei Betrieb des Kraftfahrzeuges gelangende Flüssigkeiten aufgrund der Schwerkraft und durch die Schrägen der Flächen abfließen. Zur weiteren Korrosionsverminderung des Federträgerarmes ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, eine Oberflächenbehandlung durch Reinigungsstrahlen mit nichtmetallischem Strahlgut durchzuführen.
-
Entsprechend einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind Anbindungsflächen des Flanschabschnittes und/oder des mindestens einen Befestigungspunktes mit einem Trennmittel versehen. Durch das Vorsehen eines geeigneten Trennmittels in diesen Bereichen kann ein unmittelbarer Kontakt zwischen dem Federträgerarm und dem angrenzenden Bauteil vermieden und dabei eine Kontaktkorrosion zwischen den beiden Verbindungspartnern weitestgehend ausgeschlossen werden. Hierbei kommt die Anwendung gängiger Flächentrennmittel in Betracht.
-
In Weiterbildung der Erfindung weist der mindestens eine Befestigungspunkt ein Verbindungselement auf, welches sich aus oberhalb und unterhalb des Querabschnitts platzierten Elastomerkörpern zusammensetzt, welche jeweils mit einer Durchgangsbohrung koaxial zu einer Bohrung des mindestens einen Befestigungspunktes angeordnet sind und dabei mit einer axial vorstehenden Anformung in die Bohrung einfassen. Vorteilhafterweise wird hierdurch eine Kontaktkorrosion zwischen dem Federträgerarm und dem mit ihm in diesem Bereich verbundenen Bauteil, insbesondere einem Stoßdämpfer, vermieden, indem über das somit nach Art eines Elastomergelenks ausgeführte Verbindungselement nur eine mittelbare Verbindung zwischen dem Federträgerarm und dem jeweiligen Bauteil hergestellt wird. Denn durch die axial vorstehenden Anformungen wird ein unmittelbarer Kontakt mit einem durch die Bohrung des Befestigungspunktes hindurchgeführten Elements des angrenzenden Bauteils verhindert.
-
In Weiterbildung der Erfindung sind Anbindungsflächen des mindestens einen Befestigungspunktes und des Flanschabschnitts fertig gegossen oder spanend bearbeitet. Durch diese Maßnahme wird in diesen Bereichen eine ausreichende Oberflächenbeschaffenheit zur Anbindung garantiert, gleichzeitig aber der Herstellungsaufwand durch die ansonsten unbearbeitet verbleibende Gussoberfläche gering gehalten.
-
In den vorstehenden Fällen sind unter Anbindungsflächen des Flanschabschnitts und des mindestens einen Befestigungspunkts Flächen zu verstehen, welche bei der Anbindung des Federträgerarmes an angrenzende Bauteile mit den angrenzenden Bauteilen oder mit hierbei verwendeten Verbindungsmitteln in Kontakt treten. In Bezug auf den Flanschabschnitt sind hierbei insbesondere Anschraubpunkte zur Befestigung an einem angrenzenden Gehäuse mit entsprechenden Schraubenkopfauflageflächen oder aber auch Verbindungsflächen zum stoffschlüssigen Verbinden, beispielsweise Verschweißen, mit dem angrenzenden Bauteil gemeint. Unter Anbindungsflächen des mindestens einen Befestigungspunkts sind Flächen zu verstehen, an welchen der Querabschnitt mit einem angrenzenden Bauteil in Kontakt steht und/oder über welche er mit dem angrenzenden Bauteil verbunden ist.
-
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsform oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch die Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränkten.
-
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
-
1 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgemäßen Federträgerarmes;
-
2 eine weitere perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Federträgerarmes aus 1;
-
3 eine Seitenansicht des Erfindungsgemäßen Federträgerarmes aus 1; und
-
4 eine Schnittansicht im Bereich eines Befestigungspunktes und eines Verbindungselements des erfindungsgemäßen Federträgerarmes.
-
Aus 1 geht eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Federträgerarmes hervor. Dieser ist einstückig als Gussteil aus EN-AC-AlSi7Mg0,3ST6 ausgeführt und verfügt über einen Längsabschnitt 1, einem quer zu dem Längsabschnitt 1 verlaufenden Querabschnitt 2 und einen Flanschabschnitt 3, welcher an einem, dem Querabschnitt 2 abgewandten Ende des Längsabschnitts 1 vorgesehen ist. Wie in Kombination mit der weiteren perspektivischen Ansicht in 2 und auch der Seitenansicht in 3 zu erkennen ist, weist der Längsabschnitt 1 eine in Richtung des Querabschnitts 2, sowie in hierzu orthogonaler Querrichtung orientierte Krümmung auf. Dabei vermindert sich eine Erstreckung des Längsabschnitts in Querrichtung ausgehend vom Flanschabschnitt 3 in Richtung des Querabschnitts 2 auf ein, der Erstreckung des Querabschnitts in dieser Richtung entsprechendes Maß. Zudem ist der Federträgerarm im Bereich des Flanschabschnitts 3 und über einen Teil des Längsabschnitts 1 als Hohlkörper ausgeführt.
-
Wie des Weiteren aus 1 und auch aus 2 ersichtlich ist, verfügt der Querabschnitt 2 über einen ersten Befestigungspunkt 4 und einen zweiten Befestigungspunkt 5, über welche über entsprechend vorgesehene Bohrungen 6 und 7 eine Anbindung des erfindungsgemäßen Federträgerarmes an einen Stoßdämpfer und an eine Luftfederung eines Kraftfahrzeuges erfolgen kann. Hierbei erfolgt im verbauten Zustand des erfindungsgemäßen Federträgerarmes im Bereich einer Kraftfahrzeugachse über den ersten Befestigungspunkt 4 eine Verbindung mit einer Luftfederung und über den zweiten Befestigungspunkt 5 eine Anbindung an einen Stoßdämpfer des Kraftfahrzeuges. Des Weiteren sind am Flanschabschnitt 3 Anschraubpunkte 8 vorgesehen, über welche der erfindungsgemäße Federträgerarm insbesondere mit einem Radnabengetriebegehäuse einer Portalachse des Kraftfahrzeuges verbunden werden kann.
-
Aus 1 ist zudem ersichtlich, dass der Längsabschnitt 1 über eine, entgegengesetzt zum Querabschnitt 2 orientierte Versteifungsrippe 9 verfügt, die auf einer Seitenfläche des Längsabschnitts 1 ausgebildet ist. Über diese Versteifungsrippe 9 kann insbesondere das Schwingverhalten des Federträgerarms verbessert werden. Im Bereich dieser Seitenfläche sind zudem Anschraubpunkte 10 vorgesehen, über die eine Anbindung an einen Stabilisator des Kraftfahrzeuges herstellbar ist.
-
Des Weiteren verfügt der erfindungsgemäße Federträgerarm über eine Rippe 11, welche, insbesondere in 2 erkennbar, auf einer Unterseite ausgehend vom Flanschabschnitt 3, entlang des Längsabschnitts 1 und über den ersten Befestigungspunkt 4 zum zweiten Befestigungspunkt 5 verläuft. Diese Rippe 11 bildet dabei im Bereich des Längsabschnitts 1 einen Höcker 12 aus, wie aus 3 ersichtlich. Durch die Rippe 11 kann eine Spannungsoptimierte Geometrie des erfindungsgemäßen Federträgerarmes erreicht werden, so dass Material im Verbindungsbereich Flanschabschitt 3 hin zum Querabschnitt 2 eingespart werden kann.
-
Des Weiteren sind Anbindungsflächen 13 und 14 im Bereich des Flanschabschnittes 3 spanend nachbearbeitet und Anbindungsstellen 15 und 16 der Befestigungspunkte 4 und 5 fertiggegossen. Auch eine Anbindungsfläche 17 im Seitenbereich des Längsabschnitts 1, die zur Anbindung an den Stabilisator des Kraftfahrzeuges vorgesehen ist, ist nach erfolgtem Gießen des Federträgerarmes spanend nachgearbeitet. Hierdurch wird bei den einzelnen Anbindungsflächen 13 bis 17 eine ausreichende Oberflächenbeschaffenheit erreicht, um eine optimale Anlage des angrenzenden Bauteiles bzw. Auflage von Verbindungselementen, wie Schrauben, zu gewährleisten. Des Weiteren kann durch die nur teilweise nötige Nachbearbeitung der benannten Flächen der Herstellungsaufwand niedrig gehalten werden. Abseits der Anbindungsflächen 13 bis 17 sind die Flächen des Federträgerarmes zudem verschrägt ausgeführt, so dass sich in diesen Bereichen keine Flüssigkeit ansammeln und für entsprechende Korrosion sorgen kann.
-
Als weitere Besonderheit ist der Flanschabschnitt 3 im Bereich der Anbindungsflächen 13 und der erste Befestigungspunkt 4 im Bereich der Anbindungsflächen 15 jeweils mit einem – vorliegend nicht weiter dargestellten – Trennmittel versehen, durch welches ein unmittelbarer Kontakt des Federträgerarmes mit dem in verbautem Zustand angrenzende Bauteil verhindert wird. Dementsprechend kann in diesen Bereichen auftretende Kontaktkorrosion vermieden werden.
-
Schließlich geht noch aus 4 eine Schnittansicht im Bereich des zweiten Befestigungspunktes 5 des Querabschnitts 2 hervor. Zur Verbindung des erfindungsgemäßen Federträgerarmes mit einem – hier nicht weiter im Detail dargestellten – Stoßdämpfer 18 ist im Bereich des zweiten Befestigungspunktes 5 hierbei ein Verbindungselement 19 vorgesehen, welches sich aus zwei Elastomerkörpern 20 und 21 zusammensetzt. Diese Elastomerkörper 20 und 21 weisen dabei jeweils eine Durchgangsbohrung 22 und 23 auf, mit welcher sie jeweils koaxial zu der Bohrung 7 des zweiten Befestigungspunktes 5 platziert sind. Zudem sind an den Elastomerkörpern 20 und 21 axial vorstehende Anformungen 24 und 25 ausgebildet, mit welchen die Elastomerkörper 20 und 21 in axialer Richtung jeweils in die Bohrung 7 einfassen. Durch diese Ausgestaltung ist der Federträgerarm mit dem Stoßdämpfer 18 nur mittelbar über die zwischenliegenden Elastomerkörper 20 und 21 verbunden, so dass zwischen den beiden Verbindungspartnern kein Kontakt und damit auch keine Kontaktkorrosion auftreten kann.
-
Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Federträgerarmes kann eine deutliche Gewichtsreduzierung bei gleichzeitig gleichbleibenden Steifigkeitseigenschaften erzielt werden. Durch die Gestaltung der jeweiligen Anbindungsflächen zeichnet sich der erfindungsgemäße Federträgerarm zudem durch einen niedrigen Herstellungsaufwand aus. Zudem ist auch die Gefahr der Entstehung von Korrosion durch die Oberflächengestaltung bzw. die Gestaltung der Anbindungsflächen vermindert.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Längsabschnitt
- 2
- Querabschnitt
- 3
- Flanschabschnitt
- 4
- erster Befestigungspunkt
- 5
- zweiter Befestigungspunkt
- 6
- Bohrung
- 7
- Bohrung
- 8
- Anschraubpunkte
- 9
- Versteifungsrippe
- 10
- Anschraubpunkte
- 11
- Rippe
- 12
- Höcker
- 13
- Anbindungsfläche
- 14
- Anbindungsfläche
- 15
- Anbindungsfläche
- 16
- Anbindungsfläche
- 17
- Anbindungsfläche
- 18
- Stoßdämpfer
- 19
- Verbindungselement
- 20
- Elastomerkörper
- 21
- Elastomerkörper
- 22
- Durchgangsbohrung
- 23
- Durchgangsbohrung
- 24
- Anformung
- 25
- Anformung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
