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Die Erfindung betrifft eine Bauteilgruppe für ein Fahrzeug und zur Anordnung in einem Fahrwerk des Fahrzeugs, mit einer Verbindungsanordnung und wenigstens zwei mittels der Verbindungsanordnung fest miteinander verbundenen Bauteilen, von denen ein erstes Bauteil mit wenigstens einer in einer axialen durchgehenden Ausnehmung versehen ist, die als ein sich in einer quer zur axialen Richtung verlaufenden Lastrichtung erstreckendes Langloch ausgebildet ist, durch welches sich die Verbindungsanordnung axial hindurch erstreckt, an der ein zweites der Bauteile gelagert ist, wobei die Bauteile Fahrwerkbauteile bilden.
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In der Regel berücksichtigen Lebensdauerauslegungen für Maschinenbauteile Betriebslasten und eine begrenzte Anzahl von Sonderereignissen. Unter noch höheren Missbrauchslasten besteht Bedarf an einem kostengünstigen Teil, welches sich verformen kann, ohne größere Schäden an den Maschinenteilen zu verursachen. Ferner sollte dieses Teil erkennen lassen, dass Wartungsmaßnahmen erforderlich sind. Missbrauch wird in der Literatur und Forschung häufig nicht behandelt, weil Schadensketten kompliziert sind und sich ferner in Abhängigkeit von der konkreten Konstruktion und den konkreten Lastfällen unterscheiden, insbesondere bei sicherheitsrelevanten Bauteilen mit hoher Komplexität, wie z.B. bei Fahrwerkbauteilen eines Kraftfahrzeugs.
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Die
DE 10 2008 000 936 A1 offenbart eine Radaufhängung für ein Fahrzeug, mit mindestens zwei Radaufhängungsbauteilen und einem zwei Radaufhängungsbauteile kombinierenden energieabsorbierenden Verbindungselement, welches zur gelenkigen Verbindung eines Achsträgers als erstem Radaufhängungsbauteil mit einem Querlenker als zweitem Radaufhängungsbauteil wirksam ist. Das Verbindungselement bildet ein Ende des Achsträgers oder Querlenkers und umfasst einen U-förmigen Abschnitt, einen dadurch gebildeten ersten und zweiten Schenkel sowie ein in beiden Schenkeln gegenüberliegend gebildetes Langloch mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei ein Abstand zwischen Außenseiten der beiden Schenkel im Bereich des ersten Endes des Langlochs geringer ist als im Bereich des zweiten Endes des Langlochs. Der geringere Abstand im Bereich des ersten Endes des Langlochs ergibt sich durch eine in diesem Bereich gebildete Vertiefung in zumindest einem der Schenkel.
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Das energieabsorbierende Verbindungselement bildet ein Ende des Achsträgers und ist somit nach einer Beschädigung nur schwer austauschbar. Ferner bildet das energieabsorbierende Verbindungselement selbst die Aufnahme zur Anbindung des Querlenkers und ist somit entsprechend stabil und groß auszulegen. Hierdurch wird das energieabsorbierende Verbindungselement aber relativ teuer.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer Bauteilgruppe der eingangs genannten Art die Möglichkeit eines kontrollierten Versagens bei Überlastung möglichst kostengünstig realisieren zu können.
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Diese Aufgabe wird mit einer Bauteilgruppe nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Bauteilgruppe sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung gegeben.
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Die Bauteilgruppe für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, weist eine Verbindungsanordnung, zwei oder wenigstens zwei mittels der Verbindungsanordnung fest miteinander verbundene Bauteile, von denen ein erstes Bauteil mit einer oder wenigstens einer in einer axialen Richtung durchgehenden Ausnehmung versehen ist, die als ein sich in einer quer zur axialen Richtung verlaufenden Lastrichtung erstreckendes Langloch ausgebildet ist, durch welches sich die Verbindungsanordnung axial hindurch erstreckt, an der ein zweites der Bauteile gelagert ist, und ein oder wenigstens ein an dem ersten Bauteil in Lastrichtung formschlüssig abgestütztes Opferteil auf, welches mit einem axialen Durchgangsloch versehen ist, durch welches sich die Verbindungsanordnung axial hindurch erstreckt, die in Lastrichtung formschlüssig an dem Opferteil abgestützt ist, welches bei einer zwischen der Verbindungsanordnung und dem Opferteil in oder im Wesentlichen in Lastrichtung wirkenden Überlastung zumindest teilweise zerstört und/oder verformt wird und dadurch einen Versatz der Verbindungsanordnung in der Ausnehmung in Lastrichtung zulässt.
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Bei der Bauteilgruppe ist ein oder wenigstens ein separates Opferteil vorgesehen, welches in einem oder mehreren definierten Bereichen kontrolliert zerstört und/oder verformt wird, wenn die Überlastung auftritt. Diese kontrollierte Zerstörung und/oder Verformung schützt die Bauteile vor Beschädigung, sodass diese nach dem Auftreten der Überlastung zumindest eingeschränkt weiterhin verwendet werden können. Bevorzugt ist eine aufgetretene Überlastung auch erkennbar. Nach dem Auftreten der Überlastung sind in der Regel lediglich das zwischengeschaltete Opferteil und ggf. ein oder mehrere Teile der Verbindungsanordnung zu ersetzen. Das Opferteil ist insbesondere ein separates Teil, sodass es getrennt von den Bauteilen hergestellt und unabhängig von diesen ausgetauscht werden kann. Somit ist eine Kostenreduzierung gegenüber der in der
DE 10 2008 000 936 A1 offenbarten Lösung erzielbar, wonach das energieabsorbierende Verbindungselement einen Teil des Achsträgers bildet. Das Opferteil besteht aus Metall, wie z.B. Stahl.
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Der Versatz der Verbindungsanordnung in der Ausnehmung ist ein sichtbarer und im Betrieb der Bauteilgruppe spürbarer Indikator dafür, dass eine Überlastung stattgefunden hat. Gleichwohl ist trotz des Versatzes ein zumindest eingeschränkter Betrieb der Bauteilgruppe möglich, da die Verbindungsanordnung ihre Funktion nach der Überlastung und/oder nach dem Versatz weiterhin erfüllt und die Bauteile miteinander verbindet. Dies ist insbesondere beim Einsatz der Bauteilgruppe im Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs relevant, wo ein vollständiges Versagen der Bauteilgruppe zu einem schweren Unfall führen könnte.
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Die Überlastung, bei der die zumindest teilweise Zerstörung oder Verformung des Opferteils eintritt, ist vorzugsweise vorgegeben. Insbesondere liegt eine solche Überlastung dann vor, wenn eine von der Verbindungsanordnung in oder im Wesentlichen in Lastrichtung auf das Opferteil ausgeübte Kraft eine vorgegebene Maximalkraft erreicht oder übersteigt.
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Da die Verbindungsanordnung formschlüssig an dem Opferteil abgestützt ist und dieses formschlüssig an dem ersten Bauteil abgestützt ist, lässt sich die Überlastung, bei der die zumindest teilweise Zerstörung und/oder Verformung des Opferteils eintritt, sehr genau und reproduzierbar definieren. Würden lediglich reibschlüssige Verbindungen zur Definition der Überlastung eingesetzt, wären die erzielbare Genauigkeit und Reproduzierbarkeit geringer. Dies liegt insbesondere daran, dass die Reibung von der Oberflächenbeschaffenheit der Reibpartner abhängig ist, die z.B. durch Fett und/oder andere Verschmutzungen in unvorhersehbarer Weise beeinflusst sein kann. Ferner ist durch den Formschluss von Opferteil und erstem Bauteil die Einbaulage des Opferteils definierbar. Insbesondere greifen das Opferteil und das erste Bauteil axial ineinander, wodurch vorzugsweise der Formschluss von Opferteil und erstem Bauteil erzielt wird. Zusätzlich kann das Opferteil mit dem ersten Bauteil verklebt sein.
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Der durch die Überlastung auftretende Versatz der Verbindungsanordnung in der Ausnehmung ist mit einer Energieabsorption verbunden, die insbesondere auf die zumindest teilweise Zerstörung und/oder Verformung des Opferteils zurückzuführen ist. Bevorzugt ist die Verbindungsanordnung axial gegen das erste Bauteil gespannt, insbesondere unter Zwischenschaltung des Opferteils. Vorzugsweise ist das Opferteil mittels der Verbindungsanordnung axial gegen das erste Bauteil gespannt. Der Versatz der Verbindungsanordnung in der Ausnehmung erfolgt daher unter Reibung, sodass mit dem Versatz zusätzlich eine Energieabsorption durch Reibung verbunden ist. Durch die Energieabsorption wird die Überlastung abgeschwächt von der Bauteilgruppe übertragen, sodass im Überlastfall eine Reduzierung der Belastung von sich an die Bauteilgruppe anschließenden Bauelementen erzielbar ist.
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Das Opferteil weist bevorzugt eine an dem ersten Bauteil axial abgestützte und/oder axial an diesem anliegende Anlagefläche auf, die vorzugsweise eben ist. Vorteilhaft umfasst das Opferteil einen Grundkörper, der an seiner dem ersten Bauteil zugewandten Seite insbesondere die Anlagefläche aufweist. Der Grundkörper besteht bevorzugt aus Metall, wie z.B. Stahl. Vorzugsweise weist das Opferteil ein oder wenigstens ein von der Anlagefläche und/oder dem Grundkörper axial vorstehendes Formschlusselement auf, mittels welchem das Opferteil zumindest in Lastrichtung formschlüssig an dem ersten Bauteil abgestützt ist, insbesondere anliegt. Das Formschlusselement besteht bevorzugt aus Metall, wie z.B. Stahl, aus Kunststoff, aus Sintermaterial oder aus einer Kombination dieser Werkstoffe. Beispielsweise greift das Formschlusselement axial in ein in dem ersten Bauteil vorgesehenes Loch oder in die Ausnehmung ein. Das Durchgangsloch ist insbesondere in dem Grundkörper vorgesehen. Vorzugsweise ist der Grundkörper, insbesondere unter Vernachlässigung des Formschlusselements und/oder des Durchgangslochs, eben oder im Wesentlichen eben ausgebildet.
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Gemäß einer ersten Variante weist das Opferteil einen oder wenigstens einen von der Anlagefläche axial abgewinkelten Randbereich auf, der an dem ersten Bauteil zumindest in Lastrichtung abgestützt ist, insbesondere anliegt. Bevorzugt umschließt der Randbereich das erste Bauteil zumindest teilweise. Hierdurch ist eine Möglichkeit geschaffen, wie das erste Bauteil und das Opferteil axial ineinander greifen. Der axial abgewinkelte Randbereich bildet insbesondere das Formschlusselement des Opferteils. Vorzugsweise begrenzen die Anlagefläche und der Randbereich einen Innenraum, in den das erste Bauteil eingreift. Der Randbereich bildet bevorzugt einen Teil des Grundkörpers. Vorteilhaft besteht der Randbereich aus Metall, wie z.B. Stahl.
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Die das Durchgangsloch begrenzende Wandung des Opferteils steht gemäß einer zweiten Variante axial von der Anlagefläche vor und greift in die Ausnehmung ein, wobei diese Wandung, insbesondere mit ihrer Außenseite, bevorzugt an der Wandung der Ausnehmung zumindest in Lastrichtung abgestützt ist, insbesondere anliegt. Dies ist ebenfalls eine Möglichkeit, wie das Opferteil und das erste Bauteil axial ineinander greifen können. Die das Durchgangsloch begrenzende Wandung bildet insbesondere das Formschlusselement des Opferteils. Bevorzugt bildet die das Durchgangsloch begrenzende Wandung einen Teil des Grundkörpers. Vorteilhaft besteht die das Durchgangsloch begrenzende Wandung aus Metall, wie z.B. Stahl. Bei der Wandung der Ausnehmung handelt es sich insbesondere um die die Ausnehmung begrenzende Wandung des ersten Bauteils.
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Gemäß einer dritten Variante weist das Opferteil einen oder wenigstens einen axialen Vorsprung auf, der axial in ein in dem ersten Bauteil vorgesehenes Loch eingreift und vorteilhaft an dessen Lochwandung in Lastrichtung abgestützt ist, insbesondere anliegt. Das Loch ist vorzugsweise zusätzlich zu der Ausnehmung vorgesehen. Auch hierdurch ist eine Möglichkeit gegeben, wie das Opferteil und das erste Bauteil axial ineinander greifen können. Vorzugsweise steht der Vorsprung axial von der Anlagefläche vor. Der axiale Vorsprung bildet insbesondere das Formschlusselement des Opferteils. Vorteilhaft besteht der Vorsprung aus Metall, wie z.B. Stahl, aus Kunststoff, aus Sintermaterial oder aus einer Kombination dieser Werkstoffe. Der axiale Vorsprung ist z.B. als axial vorstehender Stift ausgebildet. Gemäß einer Ausgestaltung ist der Querschnitt des axialen Vorsprungs rund. Alternativ weist der axiale Vorsprung einen unrunden, beispielsweise einen eckigen Querschnitt auf. Dies ist insbesondere bei lediglich einem einzigen axialen Vorsprung vorteilhaft, da somit gleichzeitig die Lage des Opferteils definierbar ist. Gemäß einer Weiterbildung der dritten Variante weist das Opferteil zwei oder wenigstens zwei axiale Vorsprünge oder axial vorstehende Stifte auf, die jeweils in ein in dem ersten Bauteil vorgesehenes Loch eingreifen. Insbesondere ist jeder der Vorsprünge oder Stifte an der Lochwandung des jeweiligen Lochs zumindest in Lastrichtung abgestützt. Die Löcher sind vorzugsweise zusätzlich zu der Ausnehmung vorgesehen. Bevorzugt ist der Querschnitt der axialen Vorsprünge oder Stifte rund. Ein runder Querschnitt bietet den Vorteil, dass er kostengünstig realisierbar ist. Insbesondere ist mit mehreren Vorsprüngen oder Stiften die Lage des Opferteils definierbar, selbst dann, wenn der Querschnitt der axialen Vorsprünge oder Stifte rund ist. Alternativ können die axialen Vorsprünge oder Stifte aber auch einen unrunden, beispielsweise einen eckigen Querschnitt aufweisen. Die erste und/oder die zweite und/oder die dritte Variante können auch miteinander kombiniert werden.
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Gemäß einer ersten Alternative ist die das Durchgangsloch begrenzende Wandung an die Außenumfangsfläche des in diesem einliegenden Bereichs der Verbindungsanordnung angepasst, insbesondere rund ausgebildet, sodass der axiale Vorsprung beim Auftreten der Überlastung zerstört, insbesondere abgeschert wird. Die bei Überlastung eintretende teilweise Zerstörung des Opferteils erfolgt somit durch Abscherung des wenigstens einen axialen Vorsprungs. Die Außenumfangsfläche des in dem Durchgangsloch einliegenden Bereichs der Verbindungsanordnung ist insbesondere rund ausgebildet. Bei dieser Alternative ist die Verbindungsanordnung bevorzugt an der das Durchgangsloch begrenzenden Wandung in Lastrichtung formschlüssig abgestützt.
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Gemäß einer zweiten Alternative ist das Durchgangsloch als ein sich in Lastrichtung erstreckendes Langloch ausgebildet. Auch in diesem Fall kann die Außenumfangsfläche des in dem Durchgangsloch einliegenden Bereichs der Verbindungsanordnung rund ausgebildet sein.
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Ist das Durchgangsloch als Langloch ausgebildet, ist bevorzugt zwischen den einander in Lastrichtung gegenüberliegenden Enden des Durchgangslochs eine oder wenigstens eine quer zur axialen Richtung und quer zur Lastrichtung ausgerichtete, insbesondere zerstörbare und/oder verformbare Montagehilfe vorgesehen, die in dem Durchgangsloch angeordnet ist oder dieses zumindest teilweise überstreicht, wobei die Verbindungsanordnung zwischen einem dieser Enden und der Montagehilfe angeordnet ist. Die Montagehilfe dient insbesondere der genaueren Justierung des Opferteils und/oder der Verbindungsanordnung und wird bei Auftreten der Überlastung bevorzugt zerstört und/oder verformt. Vorteilhaft setzt die Montagehilfe der Verbindungsanordnung bei einem Versatz in Lastrichtung im Überlastfall keinen nennenswerten Widerstand entgegen, sodass die Montagehilfe insbesondere keinen bestimmenden Einfluss auf die vorgegebene Maximalkraft hat.
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Gemäß einer Ausgestaltung umfasst die Verbindungsanordnung ein oder wenigstens ein Scherelement, welches in Lastrichtung an einer oder wenigstens einer an dem Opferteil vorgesehenen Anlage abgestützt ist, die bei Auftreten der Überlastung mittels des Scherelements verformt und/oder zerstört, insbesondere abgeschert wird. Bevorzugt ist die Anlage durch eine auf der dem ersten Bauteil abgewandten Seite des Opferteils vorgesehene axiale Erhebung gebildet. Die Anlage oder Erhebung besteht vorzugsweise aus Metall, wie z.B. Stahl, aus Kunststoff, aus Sintermaterial oder aus einer Kombination dieser Werkstoffe. Bevorzugt ist die Verbindungsanordnung mittels des Scherelements in Lastrichtung formschlüssig an dem Opferteil abgestützt.
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Die Verbindungsanordnung erstreckt sich bevorzugt in oder im Wesentlichen in axialer Richtung. Insbesondere ist die Verbindungsanordnung mehrteilig ausgebildet. Bevorzugt umfasst die Verbindungsanordnung zwei oder wenigstens zwei fest miteinander verbundene, insbesondere miteinander verschraubte, Verbindungselemente. Vorteilhaft ist ein erstes der Verbindungselemente unter Zwischenschaltung des Opferteils axial an dem ersten Bauteil abgestützt. Vorzugsweise ist das erste Verbindungselement mit einem zweiten der Verbindungselemente fest verbunden, insbesondere verschraubt. Bevorzugt ist das erste Verbindungselement, insbesondere unter Zwischenschaltung des Opferteils, axial gegen das erste Bauteil gespannt. Vorteilhaft ist das Opferteil mittels des ersten Verbindungselements axial gegen das erste Bauteil gespannt. Die Bauteile sind bevorzugt mittels der Verbindungselemente fest miteinander verbunden.
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Das Scherelement ist insbesondere durch das erste Verbindungselement gebildet oder axial zwischen dem ersten Verbindungselement und dem Opferteil angeordnet, wobei sich durch das Scherelement bevorzugt eines der Verbindungselemente, insbesondere das zweite Verbindungselement, axial hindurch erstreckt. Das Scherelement ist z.B. durch eine Unterlegscheibe oder durch einen an dem ersten Verbindungselement vorgesehenen Ringbund gebildet. Gemäß einer Weiterbildung ist an dem Opferteil eine zweite Anlage vorgesehen, die insbesondere durch eine auf der dem ersten Bauteil abgewandten Seite des Opferteils vorgesehene zweite axiale Erhebung gebildet ist, wobei das Scherelement in Lastrichtung vorzugsweise zwischen den beiden Anlagen angeordnet ist. Das Opferteil kann somit bei Bedarf auch bei einer Überlastung in einer der Lastrichtung entgegengesetzten Richtung einen Versatz der Verbindungsanordnung in der Ausnehmung zulassen, wobei in diesem Fall aber insbesondere die zweite Anlage mittels des Scherelements verformt und/oder zerstört, insbesondere abgeschert wird. Das Scherelement besteht bevorzugt aus Metall, wie z.B. Stahl. Insbesondere weist das Scherelement eine runde Außenumfangsfläche auf.
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Gemäß einer Weiterbildung ist das zweite Bauteil an einem der Verbindungselemente gelagert, vorzugsweise drehbar gelagert, welches sich bevorzugt axial durch die Ausnehmung und durch das Durchgangsloch hindurch erstreckt. Insbesondere ist dieses eine Verbindungselement mit einem Gewinde versehen, wobei das andere Verbindungselement insbesondere als Mutter ausgebildet und auf das Gewinde aufgeschraubt ist. Das eine Verbindungselement ist z.B. das zweite Verbindungselement, und das andere Verbindungselement ist z.B. das erste Verbindungselement. Es ist aber auch eine umgekehrte Zuordnung möglich, sodass das eine Verbindungselement z.B. das erste Verbindungselement ist und das andere Verbindungselement z.B. das zweite Verbindungselement ist.
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Das eine Verbindungselement kann z.B. als Schraube oder Schraubbolzen ausgebildet sein. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das zweite Bauteil gelenkig und/oder drehbar an dem einen Verbindungselement gelagert. Insbesondere umfasst das zweite Bauteil ein oder wenigstens ein Gelenk, welches das eine Verbindungselement aufweist, welches somit ein Gelenkteil des Gelenks bildet. Vorzugsweise bildet das eine Verbindungselement ein Gelenkinnenteil des Gelenks. Beispielsweise ist das eine Verbindungselement als Kugelzapfen ausgebildet, an dessen Gelenkkugel das zweite Bauteil drehbar und/oder schwenkbar gelagert ist. Alternativ ist das eine Verbindungselement z.B. als Rohr oder Bolzen ausgebildet, an dem das zweite Bauteil, vorzugsweise drehbar, gelagert ist. Die Bauteilgruppe ist im Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs angeordnet.
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Bei den Bauteilen handelt es sich um Fahrwerkbauteile oder Lenkungsbauteile. Die Bauteilgruppe bildet somit vorzugsweise eine Fahrwerkbauteilgruppe oder Lenkungsbauteilgruppe. Beispielsweise ist eines der Bauteile fest mit einem Dämpfer, mit einer Feder oder mit einer Feder-Dämpfer-Einheit verbunden oder dadurch gebildet. Vorteilhaft ist ein anderes der Bauteile fest mit einem Radlenker, wie z.B. einem Querlenker, verbunden oder durch diesen gebildet. Bei dem einen Bauteil handelt es sich z.B. um das erste Bauteil, und bei dem anderen Bauteil handelt es sich z.B. um das zweite Bauteil. Es ist ist aber auch eine umgekehrte Zuordnung möglich, sodass es sich bei dem einen Bauteil z.B. um das zweite Bauteil und bei dem anderen Bauteil z.B. um das erste Bauteil handelt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das erste Bauteil eine Gabel mit zwei Gabelarmen, zwischen denen das zweite Bauteil angeordnet ist. Die Ausnehmung erstreckt sich durch die beiden Gabelarme hindurch. Ferner erstreckt sich die Verbindungsanordnung durch die beiden Gabelarme hindurch. Das zweite Bauteil ist an der Verbindungsanordnung gelagert. Insbesondere erstreckt sich die Verbindungsanordnung durch das zweite Bauteil hindurch. Das Opferteil ist an einem ersten der Gabelarme in Lastrichtung formschlüssig abgestützt. Vorzugsweise ist an einem zweiten der Gabelarme ein zweites Opferteil in Lastrichtung formschlüssig abgestützt, welches mit einem axialen Durchgangsloch versehen ist, durch welches sich die Verbindungsanordnung axial hindurch erstreckt, die in Lastrichtung formschlüssig an dem zweiten Opferteil abgestützt ist, welches bei einer zwischen der Verbindungsanordnung und dem zweiten Opferteil in oder im Wesentlichen in Lastrichtung wirkenden Überlastung zumindest teilweise zerstört oder verformt wird und vorzugsweise dadurch einen Versatz der Verbindungsanordnung in der Ausnehmung in Lastrichtung zulässt. Die beiden Opferteile sind insbesondere gleichartig oder identisch aufgebaut. Bevorzugt sind die Gabelarme in axialer Richtung zwischen den Opferteilen angeordnet.
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Gemäß einer Weiterbildung ist ein Lagesensor vorgesehen, mittels welchem der oder ein Versatz der Verbindungsanordnung in der Ausnehmung erfassbar ist. Der Lagesensor ist z.B. mit einem Steuergerät verbunden, mittels welchem bei einem erfassten Versatz andere Geräte angesteuert werden können. Beispielsweise kann das Steuergerät mit einem Signalgeber verbunden sein, der bei einem erfassten Versatz eine Meldung an den Fahrer des Fahrzeugs abgibt.
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Mit der Bauteilgruppe sind insbesondere die folgenden Vorteile erzielbar:
- - Durch das kontrollierte Zerstören bzw. Versagen des Opferteils können die Sicherheit der Bauteilgruppe erhöht sowie gleichzeitig Kosten und Gewicht eingespart werden.
- - Mit geringen zusätzlichen Kosten können auch neue Schadensketten berücksichtigt und/oder auch neue Funktionen integriert werden, wie z.B. eine Sturzeinstellung mit Querlenkerverschraubung.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung einer Bauteilgruppe gemäß einer ersten Ausführungsform,
- 2 einen Ausschnitt aus 1, wobei die Mutter und die Unterlegscheibe transparent dargestellt sind,
- 3 eine perspektivische Ansicht des Opferteils gemäß der ersten Ausführungsform,
- 4 eine perspektivische Ansicht eines Opferteils gemäß einer zweiten Ausführungsform,
- 5 eine perspektivische Ansicht eines Opferteils gemäß einer dritten Ausführungsform,
- 6 eine perspektivische Ansicht eines Opferteils gemäß einer vierten Ausführungsform und
- 7 eine perspektivische Ansicht eines Opferteils gemäß einer fünften Ausführungsform.
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Aus den 1 bis 3 sind unterschiedliche Ansichten und Teilansichten einer Bauteilgruppe 1 gemäß einer ersten Ausführungsform ersichtlich, wobei eine zwei Gabelarme 27 und 28 umfassende Gabel 2 eines lediglich teilweise dargestellten Dämpfers 3 über ein Gelenk 5 mit einem Querlenker 4 verbunden ist, der das Gelenk 5 umfasst. In der Gabel 2 ist eine sich in einer axialen Richtung 8 durch beide Gabelarme 27 und 28 hindurch erstreckende Ausnehmung 6 in Form eines sich in einer Lastrichtung 9 erstreckenden Langlochs vorgesehen, durch welches sich ein Gelenkinnenteil 7 des Gelenks 5 in axialer Richtung 8 hindurch erstreckt. Die Lastrichtung 9 verläuft dabei senkrecht zur axialen Richtung 8. Das als Bolzen ausgebildete Gelenkinnenteil 7 ist an einem freien Ende mit einem Außengewinde 10 versehen, auf welches eine Mutter 11 aufgeschraubt ist. Zwischen der Mutter 11 und dem Gabelarm 27 sind eine Unterlegscheibe 12 und ein Opferteil 13 angeordnet, welches einen im Wesentlichen ebenen Grundkörper 14 umfasst, der mit einer Anlagefläche 15 an dem Gabelarm 27 anliegt. In dem Grundkörper 14 ist ein axiales Durchgangsloch 16 vorgesehen, durch welches sich das Gelenkinnenteil 7 axial hindurch erstreckt. Gemäß der ersten Ausführungsform ist das Durchgangsloch 16 als sich in Lastrichtung 9 erstreckendes Langloch ausgebildet, dessen Lochwandung 17 axial von der Anlagefläche 15 vorsteht und axial in das Langloch 6 eingreift. Dabei liegt die Außenseite der Wandung 17 an der die Ausnehmung 6 begrenzenden Wandung 25 an und ist an dieser in Lastrichtung 9 abgestützt.
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An der dem Gabelarm 27 abgewandten Seite des Grundkörpers 14 sind axiale Erhebungen 18 und 19 vorgesehen, die in Lastrichtung 9 zueinander versetzt angeordnet sind, wobei das Durchgangsloch 16 in Lastrichtung 9 zwischen den Erhebungen 18 und 19 vorgesehen ist. Die Unterlegscheibe 12 ist ebenfalls in Lastrichtung 9 zwischen den Erhebungen 18 und 19 angeordnet und liegt in Lastrichtung 9 an den Erhebungen 18 und 19 und in axialer Richtung an dem Opferteil 13 an. Die Mutter 11 ist gegen den Gabelarm 27 gespannt und drückt die Unterlegscheibe 12 und das Opferteil 13 in axialer Richtung 8 gegen den Gabelarm 27. In 2 sind die Mutter 11 und die Unterlegescheibe 12 transparent dargestellt und lediglich durch gestrichelte Linien angedeutet.
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Wirkt zwischen dem Dämpfer 3 und dem Querlenker 4 eine Belastung in Lastrichtung 9, so wird mittels des Gelenkinnenteils 7 in Lastrichtung 9 eine Kraft F in das Opferteil 13 eingeleitet, die im normalen Betrieb der Bauteilgruppe 1 auf die Gabel 2 übertragen wird. Übersteigt die Kraft F jedoch eine vorgegebene Maximalkraft, bewegt sich das Gelenkinnenteil 7 zusammen mit der Unterlegscheibe 12 in Richtung der Kraft F relativ zu der Gabel 2 und zu dem Opferteil 13, wobei gleichzeitig die Erhebung 18 mittels der Unterlegscheibe 12 abgeschert wird. Es kommt somit zu einem Versatz des Gelenkinnenteils 7 in dem Langloch 6. Da die Unterlegscheibe 12 mittels der Mutter 11 gegen das Opferteil 13 gedrückt wird, ist diese Bewegung auch mit Reibung zwischen der Unterlegscheibe 12 und dem Opferteil 13 verbunden. Der Zustand, in dem die Kraft F die vorgegebene Maximalkraft übersteigt, wird auch als Überlastung des Opferteils 13 bezeichnet, wobei die vorgegebene Maximalkraft bevorzugt durch die Ausgestaltung der Erhebung 18 definiert ist. Die Maximalkraft hängt somit insbesondere von der Geometrie und dem Material der Erhebung 18 ab. Gemäß der ersten Ausführungsform sind die Erhebungen 18 und 19 als Teil des Grundkörpers 14 und materialhomogen mit diesem ausgebildet.
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An einem freien Ende des Lenkers 4 ist ein lediglich teilweise dargestelltes Kugelgelenk 20 vorgesehen, mittels welchem der Lenker 4 an einem Radträger eines Kraftfahrzeugs angelenkt werden kann. An seinem dem Kugelgelenk 20 abgewandten Ende ist der Querlenker insbesondere an einen Fahrzeugaufbau des Kraftfahrzeugs angelenkt. Die Bauteilgruppe 1 umfasst somit Fahrwerkbauteile, von denen ein erstes Bauteil durch den Dämpfer 3 oder dessen Gabel 2 und ein zweites Bauteil durch den Querlenker 4 gebildet ist. Die Gabel 2 wird dabei dem Dämpfer 3 zugerechnet. Ferner bilden das Gelenkinnenteil 7 und die Mutter 11 eine Verbindungsanordnung, mittels welcher die beiden Bauteile 3 und 4 miteinander verbunden sind. Die Unterlegscheibe 12 wird der Verbindungsanordnung zugerechnet und bildet ein Scherelement.
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Die Unterlegscheibe besteht insbesondere aus Stahl. Ferner besteht das Opferteil 13 insbesondere aus Stahl, sodass mittels der Mutter 11 relativ starke Kräfte auf die Gabel 2 ausgeübt werden können, ohne dass sich die Unterlegscheibe 12 und das Opferteil 13 in nennenswerter Weise verformen.
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Aus den 4 bis 7 sind weitere Ausführungsformen des Opferteils 13 in perspektivischer Darstellung ersichtlich, wobei zu der ersten Ausführungsform ähnliche oder identische Merkmale mit denselben Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform bezeichnet sind.
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4 zeigt ein Opferteil 13 gemäß einer zweiten Ausführungsform, wobei an der dem Gabelarm 27 zugewandten Seite des Grundkörpers 14 axiale Vorsprünge 21 und 22 vorgesehen sind, die in passende Löcher in dem Gabelarm 27 axial eingreifen, von denen eines schematisch angedeutet und mit dem Bezugszeichen 26 gekennzeichnet ist. Die Vorsprünge 21 und 22 stellen somit den Formschluss zwischen dem Opferteil 13 und der Gabel 2 sicher, sodass die Wandung 17 des Durchgangslochs 16 nicht axial von dem Grundkörper 14 hervorsteht und auch nicht in das Langloch 6 eingreift.
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Das Opferteil 13 gemäß der zweiten Ausführungsform kann das Opferteil gemäß der ersten Ausführungsform ersetzen, sodass zur weiteren Beschreibung der zweiten Ausführungsform auf die Beschreibung der ersten Ausführungsform verwiesen wird.
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5 zeigt ein Opferteil 13 gemäß einer dritten Ausführungsform, welches einen gegenüber dem Grundkörper 14 axial abgewinkelten Randbereich 23 aufweist, der quer zur axialen Richtung 8 an dem Gabelarm 27 anliegt und diesen teilweise umgibt. Das Opferteil 13 weist nur eine Erhebung 18 auf, sodass dieses Opferteil 13 lediglich für einseitige Überlastungen in Richtung des Pfeils F ausgelegt ist. Ferner ist in dem Durchgangsloch 16 eine Montagehilfe 24 angeordnet, die dazu dient, das Gelenkinnenteil 7 in einer gewünschten Lage in dem Langloch 6 des Gabelarms 27 zu positionieren, wobei das Gelenkinnenteil 7 insbesondere zwischen der Montagehilfe 24 und dem der Erhebung 18 in Lastrichtung 9 abgewandten Ende des Durchgangslochs 16 angeordnet ist. Bei Auftreten einer Überlastung in Richtung des Pfeils F wird die Montagehilfe 24 durch das Gelenkinnenteil 7 abgeschert. Der Grundkörper 14 liegt mit seiner Unterseite 15 an dem Gabelarm 27 an.
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Das Opferteil 13 gemäß der dritten Ausführungsform kann das Opferteil gemäß der ersten Ausführungsform ersetzen, sodass zur weiteren Beschreibung der dritten Ausführungsform auf die Beschreibung der ersten Ausführungsform verwiesen wird.
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6 zeigt ein Opferteil 13 gemäß einer vierten Ausführungsform, wobei im Gegensatz zu den vorhergehenden Ausführungsformen das Durchgangsloch 16 kreisförmig ausgebildet ist. Dabei ist dessen Wandung 17 an die zylindrische Außenumfangsfläche des Gelenkinnenteils 7 angepasst. Das Opferteil 13 weist axial von dem Grundkörper 14 abstehende Vorsprünge 21 und 22 in Form von Stiften auf, die in entsprechende Löcher in dem Gabelarm 27 axial eingreifen, von denen eines schematisch angedeutet und mit dem Bezugszeichen 26 gekennzeichnet ist. Gemäß dieser Ausführungsform wird bei einer Überlastung der Grundkörper 14 in Richtung des Pfeils F bewegt, wobei die Vorsprünge 21 und 22 abgeschert werden, die vorzugsweise aus Kunststoff oder Sinterwerkstoff bestehen. Der Grundkörper 14 besteht hingegen aus Stahl. Ferner wird die Anlagefläche 15, mittels welcher das Opferteil 13 an dem Gabelarm 27 anliegt, mit dem Gabelarm 27 verklebt, sodass zum Bewegen des Grundkörpers 14 relativ zu der Gabel 2 zusätzlich die Klebeverbindung zerstört werden muss. Anders als bei den vorhergehenden Ausführungsformen wirkt die Reibung beim Versatz des Gelenkinnenteils 7 in dem Langloch 6 nicht zwischen der Unterlegscheibe 12 und dem Opferteil 13, sondern zwischen dem Opferteil 13 oder Grundkörper 14 und dem Gabelarm 27. Die Vorsprünge 21 und 22 weisen einen runden Querschnitt auf, wobei auch die in dem Gabelarm 27 vorgesehenen Löcher 26 vorzugsweise rund und insbesondere passend zu den Vorsprüngen 21, 22 ausgebildet sind.
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Das Opferteil 13 gemäß der vierten Ausführungsform kann das Opferteil gemäß der ersten Ausführungsform ersetzen, sodass zur weiteren Beschreibung der vierten Ausführungsform auf die Beschreibung der ersten Ausführungsform verwiesen wird.
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7 zeigt ein Opferteil 13 gemäß einer fünften Ausführungsform, welches eine Abwandlung der vierten Ausführungsform darstellt. Im Gegensatz zur vierten Ausführungsform weist das Opferteil 13 aber lediglich einen axial von dem Grundkörper 14 abstehenden Vorsprung 22 auf, der in ein entsprechendes Loch 26 in dem Gabelarm 27 axial eingreift. Gemäß dieser Ausführungsform wird bei einer Überlastung der Grundkörper 14 in Richtung des Pfeils F bewegt, wobei der Vorsprung 22 abgeschert wird, der vorzugsweise aus Kunststoff oder Sinterwerkstoff besteht. Der Vorsprung 22 weist einen eckigen Querschnitt auf, wobei auch das in dem Gabelarm 27 vorgesehene Loch 26 vorzugsweise eckig und insbesondere passend zu dem Vorsprung 22 ausgebildet ist. Abgesehen davon stimmt die fünfte Ausführungsform mit der vierten Ausführungsform überein.
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Das Opferteil 13 gemäß der fünften Ausführungsform kann das Opferteil gemäß der ersten Ausführungsform ersetzen, sodass zur weiteren Beschreibung der fünften Ausführungsform auf die Beschreibung der ersten Ausführungsform verwiesen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bauteilgruppe
- 2
- Gabel des Dämpfers
- 3
- Dämpfer
- 4
- Querlenker
- 5
- Gelenk
- 6
- Ausnehmung / Langloch
- 7
- Gelenkinnenteil
- 8
- axiale Richtung
- 9
- Lastrichtung
- 10
- Außengewinde des Gelenkinnenteils
- 11
- Mutter
- 12
- Unterlegscheibe / Scherelement
- 13
- Opferteil
- 14
- Grundkörper des Opferteils
- 15
- Anlagefläche des Opferteils
- 16
- Durchgangsloch in Opferteil
- 17
- Wandung des Durchgangslochs
- 18
- Erhebung
- 19
- Erhebung
- 20
- Kugelgelenk
- 21
- axialer Vorsprung
- 22
- axialer Vorsprung
- 23
- axial abgewinkelter Randbereich
- 24
- Montagehilfe
- 25
- Wandung der Ausnehmung
- 26
- Loch in Gabel
- 27
- Gabelarm
- 28
- Gabelarm
