DE102011118324A1

DE102011118324A1 - Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen

Info

Publication number: DE102011118324A1
Application number: DE102011118324A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Hulbert; Andreas Stern; Gunther Heim
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-11-11
Filing date: 2011-11-11
Publication date: 2013-05-16
Also published as: US20130119630A1; CN103121386B; CN103121386A

Abstract

Ein Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen, umfasst eine Radträger und wenigstens ein Dämpferelement (30), das ein erstes an dem Radträger befestigbares Ende und ein zweites an einem Federbeindom (17) befestigtes Ende aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Federbeindom (17) zusammen mit dem Dämpferelement (30) eine vormontierte Baueinheit bildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen, mit einem Radträger und mit wenigstens einem Feder- und Dämpferelement, das ein erstes an dem Radträger befestigbares Ende und ein zweites mit einem Stützlager versehenes Ende aufweist.
Aus der Deutschen Offenlegungsschrift 10 2008 010 542 ist eine Fahrzeugradaufhängung in Form eines Federbeins bekannt, mit dem sich die Karosserie eines Kraftfahrzeugs auf einem Radführungsglied abstützt. Das Federbein umfasst eine Tragfeder und einen dazu parallel geschalteten Dämpfer mit einer Kolbenstange, deren oberes Ende mit einer zentralen Mutter an einem Stützlager festgesetzt ist, dessen oberer Abschnitt durch eine Öffnung eines Federbeindoms herausgeführt ist sich letztlich an Auflageschultern der Innenseite des Federbeindoms abstützt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannte Radaufhängung mit einfachen konstruktiven Maßnahmen zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, wonach eine Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen, mit einem Radträger und mit wenigstens einem Feder- und wenigstens einem Dämpferelement vorgesehen ist, das ein erstes an dem Radträger befestigbares Ende und ein zweites an einem Federbeindom befestigtes Ende aufweist, wobei der Federbeindom zusammen mit dem Dämpferelement eine vormontierte Baueinheit bildet.
Der Gedanke, den Federbeindom mit der Radaufhängung zu einer Baugruppe zusammenzufügen, ermöglicht eine vereinfachte Montage, indem die Baugruppe vorab aus der Radaufhängung und dem Federbeindom zusammengefügt und die so erhaltene Baugruppe als Einheit in die Karosserie eines Kraftfahrzeugs eingefügt wird. Durch eine entsprechende Anpassung des Federbeindomes mit gleichzeitiger Anpassung der Dämpfer- und Federeigenschaften ist die Baugruppe auf verschiedene Kraftfahrzeugtypen, insbesondere verschiedene Typen von Personenkraftwagen anwendbar und auf einfache Weise abstimmbar. Zudem ist durch den erfinderischen Gedanken, den Stützabschnitt zum Bauteil der Baugruppe Radaufhängung zu machen, die Möglichkeit eröffnet, dem Federbeindom unterschiedliche geometrische Ausprägungen zu geben und aus verschiedensten Materialen zu fertigen.
Besonders bevorzugt ist der Federbeindom als eigensteifes Formteil ausgebildet. Ein derartiger Federbeindom lässt sich auf besonders einfache Weise in einen freigesparten Montageraum einer Kraftfahrzeugkarosserie, insbesondere einer Personenkraftwagen-Karosserie einfügen, da keine nachträglichen Verstärkungsmaßnahmen am Federbeindom im Einbauzustand notwendig sind. Die Gestaltung des Federbeindomes als Formteil eröffnet darüber hinaus die Möglichkeit, dieses zumindest weitestgehend konturenangepasst in den innerhalb einer Karosserie vorgesehenen Aufnahmeraum einfügen zu können.
Nach einer nächsten bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, dass der Federbeindom als Tiefziehteil aus metallenem Werkstoff oder als Tiefziehteil aus mehreren, einen Schichtaufbau bildenden Lagen aus Organoblech gebildet ist, deren Faserorientierungen dem jeweiligen Belastungsprofil des Federbeindoms angepasst sind.
Ein als Tiefziehteil ausgebildeter Federbeindom ist besonders einfach und kostengünstig herstellbar. Für den Fall, dass das Tiefziehteil aus mehreren Lagen zu einem Schichtaufbau zusammengefügter Organobleche gebildet ist, lässt sich darüber hinaus auch noch eine merkbare Gewichtseinsparung erzielen.
Besonders einfach und passgenau ist ein Federbeindom herstellbar, wenn nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, dass der Federbeindom als Druckgussteil, insbesondere als Aluminium-Druckgussteil oder als Magnesium-Druckgussteil ausgebildet ist.
Gemäß einer nächsten bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, dass der Federbeindom an seinem oberen Ende das Stützlager trägt und an seinem unteren Ende mit einem vorzugsweise einstoffig angeformtem Federteller zur Abstützung einer insbesondere als Schraubenfeder ausgebildeten Tragfeder ausgestattet ist.
Bei einem Federbeindom mit einem angeformten Federteller vermindert sich nicht nur die Anzahl der zum Aufbau der Baugruppe zusammenzufügenden Bauteile, sondern es verbessert sich zugleich auch noch die Toleranzlage zwischen dem Federbeindom und dem Federteller. Darüber hinaus ergibt sich durch die Reduzierung der Bauteile eine einfachere Bauteilelogistik und damit vereinfachte Bereitstellung der Bauteile einem Vormontagearbeitsplatz.
Entsprechend einer nächsten bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, dass der Federbeindom zwei in Abstand übereinander angeordnete Befestigungsebenen aufweist.
In Weiterbildung dieser Ausführungsform kann die tiefer liegende Befestigungsebene den Federteller zur Abstützung der Tragfeder tragen.
Durch die gewählte Befestigungsart ist die separate Baueinheit anhand des Federbeindoms besonders positionsstabil und beanspruchungsoptimiert in die Karosserie eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, integrierbar.
Besonders bevorzugt ist die tiefer liegende Befestigungsebene durch einen radialen flanschartigen Vorsprung gebildet, der gegenüber der höher liegenden Befestigungsebene radial vorspringt.
Durch diese Befestigungsart ist die separate Baugruppe anhand des Federbeindoms besonders einfach und sicher mit einem Längsträger der Kraftfahrzeugkarosserie, insbesondere der Personenkraftwagen-Karosserie verbindbar. Durch die flanschartig vorspringende tiefer liegende Befestigungsebene sind die Befestigungspunkte an der tiefer liegenden Befestigungsebene besonders gut und damit zeitsparend in einer Serienfertigung zugänglich.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, dass die zwei Befestigungsebenen umlaufend am Federbeindom angeordnet sind.
Hierdurch sind verschiedene Befestigungspunkte zur Befestigung des Federbeindomes in einer Karosserie eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Personenkraftwagens, auf besonders einfache Weise bereitstellbar.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen, mit einer Radaufhängung wie oben beschrieben ausgestattet ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kraftfahrzeug eine hintere Unterbaustruktur mit seitlichen Längsträgern aufweist, die mit einer Aufnahme ausgestattet sind, in der der Stützabschnitt, insbesondere der Federbeindom, der Radaufhängung einfügbar ist.
Durch die Bereitstellung einer auf den Stützabschnitt, insbesondere auf den Federbeindom angepassten Aufnahme lässt sich der Stützabschnitt, der als Federbeindom oder als Dämpferbeindom ausgebildet sein kann, besonders zeitsparend und positionsgenau in die Karosserie eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, einfügen. Wenn der als Dämpferbeindom oder als Federbeindom ausgebildete Stützabschnitt in eine Aufnahme eines Längsträgers eingefügt und dort befestigt ist, ist eine besonders biegesteife und tragesteife Verbindung zwischen dem Stützabschnitt und damit zwischen der separaten Baugruppe und der Karosserie des Kraftfahrzeugs, insbesondere des Personenkraftwagens, geschaffen.
Eine besonders langzeitstabile und dauerhaft beanspruchbare Verbindung zwischen der Baueinheit und der Karosserie eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Personenkraftwagens, ist bereitgestellt, wenn nach einer nächsten bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung die seitlichen Längsträger wenigstens einen vertikalen Steg aufweisen, an dessen oberem und unterem Ende je ein horizontaler oberer und unterer Traggurt vorgesehen ist, an denen die Befestigungsebenen des Federbeindomes anliegen. Durch die Anlage der Befestigungsebenen des Federbeindomes an den Traggurten ist der Federbeindom und damit die vormontierte Baugruppe zugleich formschlüssig in die Kraftfahrzeugkarosserie integriert.
Bevorzugt ist die höher liegende Befestigungsebene gegen den oberen Traggurt abgedichtet.
Damit ist auf einfache Weise sichergestellt, dass insbesondere die ins Kraftfahrzeug-Innere oder in das Innere eines Personenkraftwagens führende Schnittstelle zwischen der Karosserie einerseits und der vormontierten Baugruppe andererseits vor Eindringen von Spritzwasser geschützt ist.
Besonders einfach, zeitsparend und positionsgenau lässt sich der Federbeindom und damit die vormontierte Baugruppe in die Aufnahme des Längsrahmens einfügen, wenn nach einer nächsten bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, dass der obere Traggurt wenigstens eine Führungshülse aufweist, an der ein der oberen Befestigungsebene vorgelagerter Führungsabschnitt des Federbeindoms anliegt.
Besonders bevorzugt ist der Längsträger als Hohlprofil, insbesondere als mit einem rechteckförmigen Querschnitt ausgestattetes Hohlprofil ausgebildet, das aus zwei L-förmigen Einzelprofilen zusammengesetzt ist.
Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines in der beigefügten Zeichnung vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.
1 zeigt in vereinfachter schematischer Darstellung einen Abschnitt eines seitlichen Längsträgers einer hinteren PKW-Unterbaustruktur mit darin eingefügter erfindungsgemäßer Baueinheit in Schnittdarstellung von der Seite.
In 1 ist eine zu einem nicht näher erläuterten Personenkraftwagen gehörende, ausschnittsweise dargestellte hintere Unterbaustruktur 10 gezeigt, die zwei seitliche Längsträger 11 aufweist, von denen im vorliegenden Fall nur ein Längsträger 11 dargestellt ist. Die Längsträger 11 sind im vorliegenden Fall als Hohlprofile mit rechteckförmigem Querschnitt ausgebildet und weisen zwei vertikale im Abstand zueinander beiderseits der Schnittebene der Fig. verlaufende Tragstege 12 auf, von denen einer gezeichnet ist. Die beiden Tragstege 12 sind an ihrer unteren Kante durch einen unteren horizontal verlaufenden Traggurt 13 und an ihrer oberen Kante durch einen horizontal angeordneten oberen Traggurt 14 verbunden. Von den beiden Traggurten 13 und 14 ist zumindest der obere Traggurt 14 mit einer Führungshülse 15 versehen, die im vorliegenden Fall aus der Ebene des horizontalen Traggurtes 14 heraus abgewinkelt und zu ihrem vom unteren Traggurt 13 abgewandten freien Ende konisch verjüngt ist.
In den beiden Längsträgern 11 ist jeweils eine Aufnahme 16 freigeschnitten, in die ein im vorliegenden Fall als Federbeindom 17 ausgebildeter Stützabschnitt eingesetzt ist.
Der Federbeindom 17 ist im vorliegenden Fall als Hohlprofil aus Magnesium-Druckguss gebildet und weist einen oberen, im vorliegenden Fall passend zur ihn aufnehmenden Führungshülse 15 kegelig ausgeführten Abschnitt 18 auf, an dessen Spitze ein ringförmiger Befestigungsflansch 19 mit einer Durchgangsöffnung 20 angebracht ist. Der Befestigungsflansch 19 ist in der hier gezeigten Ausgestaltung durch Schrauben am Federbeindom 17 befestigt; eine mit dem Federbeindom 17 einteilige Ausbildung kommt auch in Betracht.
Der obere Abschnitt 18 ist an seinem der Stirnseite gegenüber liegenden Ende mit einem Befestigungsabschnitt 21 einteilig verbunden. Der Befestigungsabschnitt 21 weist eine erste horizontale Befestigungsebene 22 auf, die ringflanschähnlich, umlaufend an dem Federbeindom 17 angeordnet ist und unmittelbar an den oberen Abschnitt 18 angrenzt. Im Abstand unterhalb der ersten Befestigungsebene 22 und mit dieser über einen rohrförmigen Wandabschnitt 27 verbunden ist eine zweite Befestigungsebene 23 vorgesehen, die durch einen radial, umlaufend angeordneten flanschartigen Vorsprung gebildet ist, der gegenüber der höher liegenden, ersten Befestigungsebene 22 radial vorspringt, sodass sich zwischen der ersten Befestigungsebene 22 und der zweiten Befestigungsebene 23 ein stufenartiger Querschnitt des Befestigungsabschnitts 21 ergibt.
Entgegengesetzt zu der sich vom unteren Ende des Wandabschnitts 27 radial nach außen erstreckenden zweiten Befestigungsebene 23 erstreckt sich ein Tragflansch 24 radial ins Innere des Federbeindoms 17. Der Tragflansch 24 besitzt eine zentrale Durchtrittsöffnung 25. Der Tragflansch 24 ist an seiner von dem Innenraum des hohlprofilartigen Federbeindoms 17 abgewandten Unterseite mit einem Federteller 26 ausgestattet, der im Randbereich der Durchtrittsöffnung 25 angeordnet und nach unten geöffnet ist. Abweichend von der Darstellung der Fig. kann der Federteller eintielig mit dem Tragflansch 24, insbesondere einfach als eine sich an der Unterseite des Tragflansches 24 rings um die Durchtrittsöffnung 25 erstreckende Rinne, ausgebildet sein. Durch die Durchtrittsöffnung 25 ragt ein Federbein, das in an sich bekannter Weise einen Stoßdämpfer 30 und eine sich schraubenlinienförmig um den Stoßdämpfer 30 erstreckende Tragfeder 34 aufweist. Der Stoßdämpfer 30 umfasst einen Dämpferzylinder 31, an dessen unterem Ende ein Lagerauge 32 festgesetzt ist, mit dem der Stoßdämpfer 30 an einem nicht gezeigten Radträger befestigt ist. Im Abstand über dem Lagerauge 32 ist an der Mantelseite des Dämpferzylinders 31 ein zum Federbeindom 17 hin geöffneter Federteller 33 gehalten, an dem sich das untere Ende der Tragfeder 34 abstützt, deren oberes Ende von dem Federteller 26 gehalten und abgestützt ist.
Als Zwischenlage zwischen dem oberen Ende der Tragfeder 34 und dem Federteller 26 ist ein zu einer hutähnlich geformten und aus elastischem Material gefertigten Membran 35 gehörender Lagerflansch 36 vorgesehen. An den Lagerflansch 36 ist einteilig eine Membranwandung 37 angeformt, deren innerer Rand an einem teleskopartig über dem Dämpferzylinder 31 bewegbaren Schutzrohr 39 abdichtend anliegt. Das Schutzrohr 39 umgibt einen aus dem Dämpferzylinder 31 austretenden Abschnitt einer Dämpferkolbenstange 40, deren oberes Ende über ein in der Durchgangsöffnung 20 aufgenommenes Elastomerlager an dem Befestigungsflansch 19 gehalten ist.
Der Stoßdämpfer 30 und der Federbeindom 17 bilden eine vormontierte Baugruppe, die bei der Montage des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs als eine Einheit von unten in die Aufnahme 16 der Längsträger 11 eingeführt und dort befestigt wird. Der Einführvorgang wird durch die Führungshülse 15 unterstützt, die entlang des oberen Abschnitts 18 des Federbeindoms 17 beim Einfügen in die Aufnahme 16 entlang gleitet und dann den Federbeindom 17 führt. In der positionsrichtigen Endlage des Federbeindoms 17 wird dessen erste Befestigungsebene 22 am oberen Traggurt 14 z. B. durch Schrauben 45, eventuell unterstützt durch eine Klebung, befestigt. Ebenso ist die zweite, tiefer liegende Befestigungsebene 24 am unteren Traggurt 13 verschraubt, wobei im Unterschied zur den Schrauben 45 Schrauben 46 der unteren Befestigungsebene 24 von unten eingeführt werden.
Bezugszeichenliste

10: Unterbaustruktur
11: Längsrahmen
12: Tragsteg
13: unterer Traggurt
14: oberer Traggurt
15: Führungshülse
16: Aufnahme
17: Federbeindom
18: Abschnitt
19: Befestigungsflansch
20: Durchgangsöffnung
21: Befestigungsabschnitt
22: erste, oberere Befestigungsebene
23: zweite, untere Befestigungsebene
24: Tragflansch
25: Durchtrittsöffnung
26: Federteller
27: Wandabschnitt
30: Stoßdämpfer
31: Dämpferzylinder
32: Lagerauge
33: Federteller
34: Tragfeder
35: Membran
36: Lagerflansch
37: Membranwandung
39: Schutzrohr
40: Dämpferkolbenstange
42: Stützlager
45: Schraube
46: Schraube

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008010542 [0002]

Claims

Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen, mit einem Radträger und wenigstens einem Feder- und einem Dämpferelement, das ein erstes an dem Radträger befestigbares Ende und ein zweites an einem Federbeindom (17) befestigtes Ende aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Federbeindom zusammen mit dem Dämpferelement (30) eine vormontierte Baueinheit bildet.
Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Federbeindom (17) als eigensteifes Formteil ausgebildet ist.
Radaufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Federbeindom (17) als Tiefziehteil aus metallenem Werkstoff oder als Tiefziehteil aus mehreren, einen Schichtaufbau bildenden Lagen aus Organoblech gebildet ist, deren Faserorientierungen dem jeweiligen Belastungsprofil des Federbeindoms (17) angepasst sind.
Radaufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Federbeindom (17) als Druckgussteil, insbesondere als Aluminium-Druckgussteil oder als Magnesium-Druckgussteil ausgebildet ist.
Radaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Federbeindom (17) an seinem oberen Ende das Stützlager (42) trägt und seinem unteren Ende mit einem vorzugsweise einstoffig angeformten Federteller (26) zur Abstützung einer Tragfeder (34) ausgestattet ist.
Radaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Federbeindom (17) zwei im Abstand übereinander angeordnete Befestigungsebenen (22, 23) aufweist.
Radaufhängung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die tiefer liegende Befestigungsebene (23) durch einen radialen flanschartigen Vorsprung gebildet ist, der gegenüber der höher liegenden Befestigungsebene (22) radial vorspringt.
Radaufhängung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Befestigungsebenen (22, 23) umlaufend am Federbeindom (17) angeordnet sind.
Radaufhängung nach Anspruch 5 und einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass tiefer liegende Befestigungsebene den Federteller (26) zur Abstützung der Tragfeder (34) trägt.
Kraftfahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, gekennzeichnet durch eine Radaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es eine hintere Unterbaustruktur (10) mit seitlichen Längsträgern (11) ausweist, die mit einer Aufnahme (16) ausgestattet sind, in der der Federbeindom (17) der Radaufhängung einfügbar ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlichen Längsträger (11) wenigstens einen vertikalen Steg (12) aufweisen, an dessen oberen und unteren Ende, je ein horizontaler oberer und unterer Traggurt (13, 14) vorgesehen ist, an denen die Befestigungsebenen (22, 23) des Federbeindoms (17) anliegen.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die höher liegende Befestigungsebene (22) gegen den oberen Traggurt (14) abgedichtet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Traggurt (14) wenigstens eine Führungshülse (15) aufweist, an der ein der oberen Befestigungsebene (22) vorgelagerter Führungsabschnitt (18) des Federbeindoms (17) anliegt.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsträger (11) als Hohlprofile, insbesondere als mit einem rechteckförmigen Querschnitt ausgestattete Hohlprofile ausgebildet sind, die aus zwei L-förmigen Einzelprofilen zusammengesetzt sind.