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Die Erfindung betrifft eine Kraftübertragungsstrebe für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs, welche im Bereich ihrer axialen Enden Befestigungsvorrichtungen aufweist, mit denen die Kraftübertragungsstrebe einerseits an einem Lagerelement eines Radträgers und andererseits an einem Lagerelement eines Hilfsrahmens oder eines Fahrzeugrahmens befestigbar ist.
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Eine solche Kraftübertragungsstrebe für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs ist beispielsweise aus der
DE 101 53 799 A1 bekannt. Diese Kraftübertragungsstrebe ist aus Kunststoff und Metall hergestellt. Axial zwischen ihren beiden Befestigungsvorrichtungen weist die Kraftübertragungsstrebe beispielsweise eine H-förmige oder eine doppel-T-förmige Querschnittsgeometrie auf.
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Aus der
DE 20 2007 001 892 U1 ist außerdem eine Gelenkstange in Form einer Pendelstange bekannt, an deren beiden axialen Enden kugelkalottenartige Befestigungsvorrichtungen zur Aufnahme von jeweils einem Kugelzapfen ausgebildet sind. Axial zwischen den beiden Befestigungsvorrichtungen weist die Gelenkstange eine U-förmige Querschnittsgeometrie auf. Die Gelenkstange kann dabei aus einem Blech, einem Kunststoff, einem Faserverbundwerkstoff oder aus einer Kombination dieser Werkstoffe hergestellt sein.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftübertragungsstrebe für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs vorzustellen, die die beim Fahrzeugbetrieb auf ihr wirkenden statischen und dynamischen Lasten aufnehmen sowie weiterleiten kann, und die dennoch so leicht wie nur irgend möglich ausgebildet ist. Außerdem soll eine solche Kraftübertragungsstrebe für einen Wankausgleich in einem Fahrzeug geeignet und besonders kostengünstig herstellbar sein.
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Die Lösung dieser Aufgabe wird mit einer Kraftübertragungsstrebe erreicht, welche die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Weiterbildungen einer solchen Kraftübertragungsstrebe sind in den Unteransprüchen definiert.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Kraftübertragungsstrebe mit einer gabelförmigen Geometrie besonders gut geeignet ist, um die betriebsbedingten Kräfte aufzunehmen und weiterzuleiten. An den beiden unterschiedlich ausgebildeten axialen Enden der Kraftübertragungsstrebe können besonders gut Lagerelemente mit unterschiedlicher Geometrie aufgenommen werden, so beispielsweise ein Lagerelement eines Radträgers und ein Lagerelement eines Hilfsrahmens oder des Fahrzeugrahmens.
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Demnach geht die Erfindung aus von einer Kraftübertragungsstrebe für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs, welche im Bereich ihrer axialen Enden Befestigungsvorrichtungen aufweist, mit denen die Kraftübertragungsstrebe einerseits an einem Lagerelement eines Radträgers und andererseits an einem Lagerelement eines Hilfsrahmens oder eines Fahrzeugrahmens befestigbar ist. Die Kraftübertragungsstrebe ist dadurch besonders leicht und dennoch stark belastbar ausgebildet, dass sie aus zwei geometrisch identischen Stäben aufgebaut ist, die an einem axialen Ende fest miteinander verbunden und an ihrem anderen axialen Ende gabelförmig voneinander beabstandet sind.
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Dieser Aufbau ermöglicht es, an demjenigen axialen Ende, an dem die beiden Stäbe miteinander verbunden sind, eine Befestigungsvorrichtung mit einer vergleichsweise großen hohlzylindrischen Länge auszubilden, etwa in der Art eines hohlzylindrischen Lagerauges. Eine solche hohlzylindrische Befestigungsvorrichtung kann zur koaxialen Aufnahme eines radträgerseitigen zylindrischen Lagerbauteils dienen, welches beispielsweise als Gummi-Metall-Bauteil ausgebildet ist und radial innen einen Schraubbolzen aufweist, der radial außen von einer etwas dickeren zylindrischen Kunststoffummantelung umgeben ist.
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Mit ihrem anderen axialen Ende, an dem die beiden Stäbe der Kraftübertragungsstrebe voneinander beabstandet sind, kann diese vorteilhaft mit einem Lagerbauteil eines Hilfsrahmens oder eines Fahrzeugrahmens verbunden werden, wobei die beiden Stäbe mit Abstand zueinander dieses Lagerbauteil umgreifen. Ein solches rahmenseitiges Lagerbauteil kann beispielsweise ein Gummi-Metall-Bauteil sein, welches einen zentralen Schraubbolzen mit endseitigen Schraubgewinden und einen diesen Schraubbolzen radial umgebenden zylindrischen Gummimantel aufweist. Dabei sind die beiden Stäbe der Kraftübertragungsstrebe an den beiden Enden des zentralen Schraubbolzens befestigt. Hierauf wird noch im Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel eingegangen.
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Die Kraftübertragungsstrebe ist als Koppelstange in einem Kraftfahrzeugfahrwerk einsetzbar sein, wo diese beispielsweise für einen Wankausgleich des Fahrzeugs bei einer Kurvenfahrt dienen kann.
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Gemäß einer Weiterbildung der Kraftübertragungsstrebe ist vorgesehen, dass deren beiden Stäbe eine flache, langgestreckte Geometrie aufweisen, im Bereich ihrer Befestigungsvorrichtungen eine konstante Dicke haben sowie dazwischen eine sich in Längsrichtung ändernde Dicke aufweisen.
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In einer Ausführungsform kann hierbei vorgesehen sein, dass die beiden Stäbe im Bereich ihrer einen Befestigungsvorrichtung dicker sind als im Bereich ihrer anderen Befestigungsvorrichtung. Die Dicke der Stäbe nimmt demnach beispielsweise außerhalb der genannten Befestigungsbereiche von dem radträgerseitigen Ende in Richtung zu dem rahmenseitiges Ende ab.
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Weiter kann vorgesehen sein, dass die beiden Stäbe der Kraftübertragungsstrebe axial zwischen ihren beiden endseitigen Befestigungsvorrichtungen quer zu ihrer Längserstreckung eine bis zur Mitte der Stäbe abnehmende und dann wieder zunehmende Breite aufweisen. Mit anderen Worten gesagt weisen die beiden Stäbe hinsichtlich ihrer Breite fern von ihren beiden axialen Enden eine Einschnürung auf, welche deren Gewicht reduziert und die Biegesteifigkeit sowie die Verwindungssteifigkeit derselben in einem vorbestimmten Maße festlegt.
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Eine andere Weiterbildung sieht vor, dass die beiden Stäbe jeweils zwei Aussparungen aufweisen, die zwischen deren jeweiligen Mitte und den jeweiligen Befestigungsvorrichtungen der Stäbe ausgebildet sind. Auch diese Aussparungen reduzieren das Gewicht der Kraftübertragungsstrebe und beeinflussen im gewünschten Maße dessen Biege- und Torsionseigenschaften.
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Die Kraftübertragungsstrebe weist nach einer speziellen Ausführungsform demnach jeweils zwei Aussparungen in den Stäben auf, so dass jeweils vier Schenkel gebildet sind, die im Bereich der Aussparungen vorzugsweise die gleiche Breite haben und die endseitigen Befestigungsvorrichtungen eines jeden Stabes mit dessen Mitte verbinden.
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Weiter kann vorgesehen sein, dass die erste endseitige Befestigungsvorrichtung der Kraftübertragungsstrebe bzw. deren Stäbe als hohlzylindrischer Aufnahmebereich zur Aufnahme eines zylindrischen Lagerelements ausgebildet ist, und die zweite endseitige Befestigungsvorrichtung Bohrungen zur Aufnahme der axialen Enden eines Schraubbolzens hat.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kraftübertragungsstrebe aus einem Faserverbundwerkstoff auf der Grundlage eines duroplastischen oder eines thermoplastischen Kunststoffs hergestellt ist, und die beiden Stäbe formschlüssig oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Eine stoffschlüssige Verbindung der Stäbe der Kraftübertragungsstrebe kann durch ein Verkleben derselben erfolgen. Auch ein Umlaminieren der beiden endseitig aneinander gelegten Stäbe mit einer Bahn aus noch nicht abgebundenem Faserverbundwerkstoff kann zur stoffschlüssigen Verbindung der beiden Stäbe genutzt werden.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform ist es aber auch möglich, dass die Kraftübertragungsstrebe aus einem metallischen Werkstoff besteht, und die beiden Stäbe formschlüssig oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Bei einer solchen Bauweise sind die beiden Stäbe der Kraftübertragungsstrebe aus einer Blechtafel ausgestanzt und anschließend verformt worden. Die endseitige Verbindung von diesen metallischen Stäben kann durch Verschrauben, Vernieten, Verschweißen oder ähnlichem erfolgen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der beigefügten Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Darin zeigt
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1 eine aus zwei Stäben aufgebaute Kraftübertragungsstrebe gemäß der Erfindung in einer schematischen Seitenansicht,
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2 einen Stab der Kraftübertragungsstrebe in einer Draufsicht,
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3 einen Stab der Kraftübertragungsstrebe in einer perspektivischen Ansicht, und
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4 einen Stab der Kraftübertragungsstrebe in einer Seitenansicht.
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1 zeigt demnach eine erfindungsgemäß ausgebildete Kraftübertragungsstrebe 1 in einer Seitenansicht, deren gabelförmige Gesamtstruktur deutlich erkennbar ist. Die Kraftübertragungsstrebe 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus einem duroplastischen Faserverbundwerkstoff hergestellt und dient zur Verbindung eines Radträgers 8 mit einem Hilfsrahmen 9, der seinerseits an einen Fahrzeugrahmen oder einer rahmenfesten Struktur eines Kraftfahrzeugs befestigt ist. Die Kraftübertragungsstrebe 1 dient bei diesem Ausführungsbeispiel zur Reduzierung von Wankbewegungen eines Kraftfahrzeugs bei einer Kurvenfahrt, kann jedoch auch für andere Zwecke verwendet werden.
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Die Kraftübertragungsstrebe 1 ist aus zwei geometrisch identischen Stäben 10, 11 aufgebaut, die eine flache, langgestreckte Geometrie aufweisen, gesondert hergestellt und anschließend an einem ihrer beiden axialen Enden 2 fest miteinander verbunden wurden. Die Stäbe 10, 11 sind an ihrem anderen Ende 3 gabelförmig voneinander beabstandet.
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An den gegenüberliegenden Enden 2, 3 der Stäbe 10, 11 sind Befestigungsvorrichtungen 4, 5 mit axial voneinander beabstandeten ersten und zweiten planen Anlageflächen 12, 13 ausgebildet. Auf deren Rückseiten befinden sich identische dritte und vierte plane Anlageflächen 12' und 13' (4). Die endseitig feste Verbindung der beiden Stäbe 10, 11 miteinander erfolgte bei der in 1 gezeigten Kraftübertragungsstrebe 1 in einem endseitigen Verbindungsbereich 27 durch ein Verkleben der zueinander weisenden dritten planen Anlageflächen 12' der beiden Stäbe 10 und 11.
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Wie 4 verdeutlicht, ist der Abstand zwischen den freien Enden 3 der beiden Stäbe 10 und 11 durch eine stetige Verringerung der Dicke D2 der Stäbe 10, 11 zwischen den Anlageflächen 12, 12' und den axial gegenüberliegenden Anlageflächen 13, 13' sowie gegebenenfalls zusätzlich durch eine Abwinkelung in Längsrichtung erreicht. Die Stäbe 10, 11 weisen im Bereich der ersten und dritten planen Anlagefläche 12, 12' außerdem eine Dicke D1 auf, die größer ist als die Dicke D3 der Stäbe im Bereich der zweiten und vierten planen Anlagefläche 13, 13'. Die Dicke D1, D3 ist im Bereich der beiden planen Anlageflächen 12, 12' und 13, 13' jedoch konstant. Zumindest durch die Dickenänderung über die Längserstreckung L der Kraftübertragungsstrebe 1 ist diese gabelförmig ausgebildet und weist eine gewünschte Federwirkung auf.
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Eine Kraftübertragungsstrebe 1 mit den erfindungsgemäßen Merkmalen kann aber auch durch ein loses Aneinanderlegen der zueinander weisenden planen Anlageflächen 12' der beiden Stäbe 10 und 11 gebildet sein, die durch wenigstens ein Befestigungsmittel zusammengehalten werden. Dieses Befestigungsmittel kann beispielsweise ein Lagerelement 6 des Radträgers 8 sein.
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Die 2 und 3 verdeutlichen den weiteren konstruktiven Aufbau der beiden Stäbe 10, 11 der Kraftübertragungsstrebe 1. Demnach weisen die beiden Stäbe 10, 11 axial zwischen ihren beiden Enden 2, 3 bzw. zwischen ihren planen Anlageflächen 12, 12', 13, 13' quer zu ihrer Längserstreckung L eine bis zur axialen Mitte M abnehmende und dann wieder zunehmende Breite B1, B2, B1 auf. Hierdurch ist die Biege- und Torsionsfähigkeit der Kraftübertragungsstrebe 1 in einer Weise eingestellt, die einen optimalen Wankausgleich ermöglicht und zudem das Gewicht der Kraftübertragungsstrebe 1 auf ein Minimum reduziert.
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Weiter zeigen die 2 und 3, dass die Stäbe 10, 11 der Kraftübertragungsstrebe 1 jeweils zwei axial hintereinander angeordnete Aussparungen 16, 17 aufweisen, die zwischen deren jeweiligen Mitte M und den Anlageflächen 12, 12', 13, 13' ausgebildet sind. Durch diese jeweils zwei Aussparungen 16, 17 in den Stäben 10, 11 sind jeweils vier Schenkel 30, 31, 32, 33 gebildet, die im Bereich der Aussparungen 16, 17 die gleiche Breite B3 aufweisen und die planen Anlageflächen 12, 12', 13, 13' eines jeden Stabes 10, 11 mit dessen Mitte M verbinden. Dadurch weisen die Stäbe 10, 11 eine Fachwerkstruktur auf, welche bei sehr geringem Materialeinsatz eine optimale Bauteilfunktion ermöglicht.
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Jeder der beiden Stäbe 10, 11 der Kraftübertragungsstrebe 1 weist im Bereich der Anlageflächen 12, 12' einen hohlzylindrischen Aufnahmebereich 18 und im Bereich der Anlageflächen 13, 13' eine Bohrung 19 auf. Wie 1 verdeutlicht, dient der hohlzylindrische Aufnahmebereich 18 in diesem Ausführungsbeispiel zur Aufnahme eines mit dem Radträger 8 verbundenen Lagerelements 6 in Form eines zylindrischen Gummi-Metall-Bauteils, welches einen zentral angeordneten metallischen Schraubbolzen 23 aufweist, der von einem gummielastischen Material mit einer zylindrischen Mantelfläche umgeben ist. Zur unverlierbaren, jedoch abnehmbaren Halterung der Kraftübertragungsstrebe 1 ist eine Schraubmutter 24 auf den Schraubbolzen 23 das Lagerelements 6 des Radträgers 8 aufgeschraubt, die sich über eine Scheibe 22 auf der zweiten planen Anlagefläche 12 des Stabes 11 abstützt.
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Weiter zeigt 1, dass zur Befestigung der Kraftübertragungsstrebe 1 an dem Hilfsrahmen 9 ein Lagerelement 7 vorgesehen ist, welches mit den voneinander beabstandeten Enden 3 der beiden Stäbe 10, 11 verbunden ist. Das Lagerelement 7 ist ebenfalls als ein Gummi-Metall-Bauteil ausgebildet und weist einen zentral angeordneten Schraubbolzen 20 auf, an den ein gummielastischer Kunststoff mit einer zylindrischen Außenmantelfläche angeformt ist. Das Lagerelement 7 ist radial außen in einem Lagerauge 21 des Hilfsrahmens 9 aufgenommen, während der Schraubbolzen 20 mit seinen beiden endseitigen Außengewindeabschnitten die Bohrungen 19 der beiden Stäbe 10 und 11 durchdringt. Auf die Enden des Schraubbolzens 20 ist unter Zwischenlage von jeweils einer Scheibe 14, 15, die sich an den zweiten planen Anlageflächen 13 der Stäbe 10, 11 abstützen, jeweils eine Schraubmutter 25, 26 aufgeschraubt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftübertragungsstrebe
- 2
- Erstes Ende eines Stabes
- 3
- Zweites Ende eines Stabes
- 4
- Erste Befestigungsvorrichtung
- 5
- Zweite Befestigungsvorrichtung
- 6
- Lagerelement des Radträgers
- 7
- Lagerelement des Hilfsrahmens
- 8
- Radträger
- 9
- Hilfsrahmen
- 10
- Erster Stab
- 11
- Zweiter Stab
- 12
- Erste Anlagefläche
- 12'
- Dritte Anlagefläche
- 13
- Zweite Anlagefläche
- 13'
- Vierte Anlagefläche
- 14
- Scheibe
- 15
- Scheibe
- 16
- Erste Aussparung
- 17
- Zweite Aussparung
- 18
- Hohlzylindrischer Aufnahmebereich
- 19
- Bohrung
- 20
- Schraubbolzen
- 21
- Lagerauge
- 22
- Scheibe
- 23
- Schraubbolzen am Radträger
- 24
- Schraubmutter am Radträger
- 25
- Schraubmutter am Hilfsrahmen
- 26
- Schraubmutter am Hilfsrahmen
- 27
- Verbindungsbereich
- 30
- Schenkel
- 31
- Schenkel
- 32
- Schenkel
- 33
- Schenkel
- B1
- Breite eines Stabes an dessen axialem Ende
- B2
- Breite eines Stabes an dessen Mitte
- B3
- Breite eines Schenkels
- D1
- Dicke eines Stabes
- D2
- Dicke eines Stabes
- D3
- Dicke eines Stabes
- L
- Längsrichtung, Längserstreckung eines Stabes
- M
- Mitte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10153799 A1 [0002]
- DE 202007001892 U1 [0003]
