DE102012207487A1 - Landing gear steering wheel for wheel suspension of vehicle, has wheel portion that is formed in plane perpendicular to preferred bending direction of separated individual layers - Google Patents

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Abstract

The landing gear steering wheel is made of fiber-reinforced plastic material. A wheel portion is formed in the plane perpendicular to the preferred bending direction (3) of the separated individual layers (4). The individual layers are extended in the longitudinal direction of the wheel portion over a certain length. The individual layers of the link are separated by air gaps (6) or by intermediate layers (5).

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrwerks-Lenker aus faserverstärktem Kunststoffmaterial, der im Fahrwerk eines Fahrzeugs zumindest anteilig eine Radführungsfunktion und eine Federfunktion bezüglich des Rades übernimmt und daher biegeelastisch ausgebildet ist. Zum Stand der Technik wird neben der DE 10 2008 043 330 A1 und der EP 0 760 750 B1 insbesondere auf die DE 10 2006 024 605 A1 verwiesen.The invention relates to a suspension arm made of fiber-reinforced plastic material, which at least partially assumes a wheel guidance function and a spring function with respect to the wheel in the chassis of a vehicle and is therefore designed to be flexible in bending. The state of the art is in addition to the DE 10 2008 043 330 A1 and the EP 0 760 750 B1 especially on the DE 10 2006 024 605 A1 directed.

Es ist grundsätzlich bekannt, dass als radführende Fahrwerks-Lenker auch strebenartige Elemente, die beispielsweise brettförmig wie in der oben erstgenannten Schrift oder rohrförmig wie abschnittsweise in der oben letztgenannten Schrift gezeigt ausgebildet sein können, aus faserverstärktem Kunststoff bestehen können. Weiterhin bekannt ist, dass ein solcher Lenker biegeelastisch gestaltet sein kann und damit zumindest anteilig eine Federungsfunktion bezüglich des von ihm zumindest anteilig geführten Fahrzeug-Rades übernehmen kann, indem ein solcher Lenker zumindest in einer bevorzugten Biegerichtung, ggf. daneben auch in weiteren Biegerichtungen, nach Art eines Biegebalkens ausgebildet ist bzw. wie eine radführende Blattfeder als ein solcher wirkt. Die Federcharakteristik eines solchen Fahrwerks-Lenkers wird üblicherweise durch dessen Abmessungen und die Materialzusammensetzung festgelegt.It is generally known that as a wheel-guiding chassis handlebar and strut-like elements, which may be formed, for example, board-shaped as in the above first-mentioned font or tubular as sections in the above last-mentioned document may consist of fiber-reinforced plastic. Furthermore, it is known that such a link can be designed flexurally and thus at least partially a suspension function with respect to him at least partially guided vehicle wheel can take, by such a link at least in a preferred bending direction, possibly also in other Biegerungen after Type of bending beam is formed or how a wheel-guiding leaf spring acts as such. The spring characteristic of such a suspension arm is usually determined by its dimensions and the composition of the material.

Hiermit soll nun eine zusätzliche Möglichkeit zur gezielten Darstellung einer gewünschten Federcharakteristik aufgezeigt werden, auf die beispielsweise zurückgegriffen werden kann, wenn die üblichen Einflussfaktoren (Abmessung und Materialzusammensetzung) aufgrund bestimmter Randbedingungen bereits ausgereizt sind (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).Hereby, an additional possibility for the targeted representation of a desired spring characteristic is to be pointed out, which can be used, for example, if the usual influencing factors (dimension and material composition) have already been exhausted due to certain boundary conditions (= object of the present invention).

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Lenker in senkrecht zur bevorzugten Biegerichtung liegenden Ebenen zumindest bereichsweise durch voneinander getrennte Schichten gebildet ist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.The solution to this problem is characterized in that the link is formed in planes lying perpendicular to the preferred bending direction at least partially by separate layers. Advantageous embodiments and further developments are content of the dependent claims.

Die Biegeelastizität und somit die Federwirkung eines Lenkers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 kann signifikant gesteigert werden, wenn der Lenker nicht in Vollmaterial ausgeführt ist, sondern zumindest abschnittsweise quasi aus mehreren Lagen oder Schichten zusammengesetzt ist – insoweit ähnelt ein erfindungsgemäßer Lenker einer Blattfeder, und dies insbesondere dann, wenn die besagten Lagen oder Schichten in Längsrichtung des Lenkers betrachtet unterschiedlich lang sind. Mit dieser Maßnahme ergeben sich ein Vielzahl neuer Parameter, mit Hilfe derer bei im wesentlichen unveränderter Abmessung und Materialzusammensetzung des Lenkers die unterschiedlichsten Federcharakteristika darstellbar sind. Vorzugsweise erstrecken sich dabei die voneinander getrennten Schichten des Lenkers in dessen Längsrichtung nur über eine gewisse Teil-Länge des Lenkers, welche für unterschiedliche Schichten auch unterschiedlich groß sein kann, während in den Endbereichen des Lenkers aus Festigkeitsgründen eine zusammenhängende Struktur in Vollmatetrial (und somit kein Schichtaufbau) bevorzugt ist.The flexural elasticity and thus the spring action of a handlebar according to the preamble of claim 1 can be significantly increased if the handlebar is not executed in solid material, but at least partially quasi composed of several layers or layers - so far resembles an inventive handlebar a leaf spring, and this in particular, when the said layers or layers are viewed differently in the longitudinal direction of the link. With this measure, there are a variety of new parameters, with the help of which, with substantially unchanged dimension and material composition of the handlebar, a wide variety of spring characteristics can be displayed. Preferably, the mutually separated layers of the handlebar extend in the longitudinal direction only over a certain part-length of the handlebar, which may be different sizes for different layers, while in the end of the handlebars for reasons of strength a coherent structure in Vollmatetrial (and thus no Layer structure) is preferred.

Grundsätzlich bestehen verschiedene Möglichkeiten zur Darstellung abschnittsweise voneinander getrennter Schichten in einem erfindungsgemäßen Lenker aus faserverstärktem Kunststoffmaterial. So können die einzelnen Schichten des Lenkers durch Luftspalte voneinander getrennt sein; nach einer alternativen Ausführungsform können die einzelnen Schichten des Lenkers durch Zwischenlagen beispielsweise in Form von Trennfolien voneinander getrennt sein.Basically, there are various ways to represent sections of separate layers in a handlebar of fiber-reinforced plastic material according to the invention. Thus, the individual layers of the handlebar can be separated by air gaps; According to an alternative embodiment, the individual layers of the handlebar may be separated from one another by intermediate layers, for example in the form of separating films.

Bei einer Radaufhängung eines Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Fahrwerks-Lenker in Form eines Querlenkers ist es vorteilhaft, wenn der Lenker an einem das Rad tragenden Radträger gelenkig und am Fahrzeug-Aufbau oder einem mit dem Fahrzeug-Aufbau verbundenen Hilfsrahmen im wesentlichen starr befestigt ist. In Zusammenwirken mit weiteren radführenden Lenkern ist somit ein gewünschter Spur-Sturz-Verlauf über dem Radhub darstellbar, was dann, wenn der Lenker starr mit dem Radträger verbunden wäre, nicht einfach möglich ist.In a suspension of a vehicle with a suspension arm according to the invention in the form of a control arm, it is advantageous if the handlebar is pivotally attached to a wheel carrier supporting the wheel and the vehicle body or connected to the vehicle body subframe substantially rigid. In cooperation with other wheel guiding handlebars thus a desired lane-camber course over the Radhub can be displayed, which is not easy if the handlebar would be rigidly connected to the wheel carrier.

Die beiden beigefügten Figuren zeigen prinzipiell zwei mögliche Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Fahrwerks-Lenkers eines zweispurigen Fahrzeugs, der jeweils nach Art eines Querlenkers zwischen einem in den Figuren linksseitig des Lenkers liegenden nicht dargestellten Radträger und dem rechtsseitig des Lenkers liegenden nicht dargestellten Aufbau des Fahrzeugs im Fahrwerk eines Fahrzeugs vorgesehen ist.The two attached figures show in principle two possible embodiments of a suspension arm according to the invention of a two-lane vehicle, each lying in the manner of a wishbone between lying in the figures left side of the handlebar, not shown wheel and the right side of the handlebar not shown structure of the vehicle in the chassis Vehicle is provided.

Der Lenker ist jeweils in einem Vertikalschnitt mit Blick in Längsrichtung bzw. Fahrtrichtung des Fahrzeugs dargestellt, so dass eine im linksseitigen Endbereich des Lenkers vorgesehene und sich in Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckende Horizontal-Bohrung 1 für die gelenkige Verbindung dieses Lenkers mit einem Radträger vorgesehen ist, während eine im rechtsseitigen Endbereich des Lenkers vorgesehene und sich in Einbaulage des Lenkers im Fahrzeug im wesentlichen in Vertikalrichtung erstreckende Vertikal-Bohrung 2 im Lenker für die im wesentlichen starre Anbindung dieses Lenkers am Fahrzeug-Aufbau (oder an einem mit diesem verbundenen Hilfsrahmen) vorgesehen ist. Insbesondere soll diese Anbindung des Lenkers am Fahrzeug-Aufbau im wesentlichen in Vertikalrichtung starr sein, während das gegenüberliegende Ende des Lenkers mit der Horizontal-Bohrung 1 demgegenüber gemäß Pfeilrichtung 3, die vorliegend als Biegerichtung 3 bezeichnet wird, zusammen mit dem daran befestigten Radträger und dem Rad in Verbindung mit einer Ein- oder Ausfederbewegung desselben verlagerbar ist. Mit einer solchen Verlagerung des Punktes bzw. der Bohrung 1 des Lenkers gemäß Biegerichtung 3 gegenüber dem rechtsseitigen Endabschnitt des Lenkers (mit der Vertikal-Bohrung 2) wirkt der Lenker neben seiner radführenden Funktion aufgrund seiner dabei erfolgenden elastischen Verformung auch als ein Federelement.The handlebar is in each case shown in a vertical section with a view in the longitudinal direction or the direction of travel of the vehicle, so that provided in the left-side end portion of the handlebar and extending in the longitudinal direction of the vehicle horizontal bore 1 is provided for the articulated connection of this link with a wheel, while provided in the right-side end portion of the arm and in the installation position of the arm in the vehicle substantially vertically extending vertical bore 2 is provided in the handlebar for the substantially rigid connection of this link to the vehicle body (or on a subframe connected to this). In particular, this connection of the driver to the vehicle Structure to be substantially rigid in the vertical direction, while the opposite end of the handlebar with the horizontal bore 1 in contrast, according to the arrow 3 , in the present case as a bending direction 3 is referred to, together with the attached wheel carrier and the wheel in conjunction with a one or rebound movement thereof is displaced. With such a shift of the point or the bore 1 of the handlebar according to the bending direction 3 opposite the right end portion of the handlebar (with the vertical bore 2 ) the handlebar acts in addition to its wheel-guiding function due to its thereby taking place elastic deformation as a spring element.

Zur gezielten Einstellung einer gewünschten Federcharakteristik ist der erfindungsgemäße und aus einem faserverstärktem Kunststoffmaterial bestehende Lenker nicht in Form eines zusammenhängen Blocks oder als Vollmaterialkörper ausgeführt, sondern es ist dieser Lenker in einem Teilbereich durch voneinander getrennte Schichten 4 gebildet, die sich in Fahrzeug-Längsrichtung betrachtet vorzugsweise über die gesamte Breite des Lenkers erstrecken, wobei jede Schicht eine zur Biegerichtung 3 im wesentlichen senkrechte Richtung beschreibt.For targeted adjustment of a desired spring characteristic of the present invention and made of a fiber-reinforced plastic material handlebar is not executed in the form of a coherent block or solid material body, but it is this handlebar in a sub-area by separate layers 4 formed extending in the vehicle longitudinal direction preferably extend over the entire width of the handlebar, each layer one to the bending direction 3 describes essentially vertical direction.

Beim Ausführungsbeispiel nach 1 ist jede der (vorliegend zwanzig) Schichten 4 jeweils durch eine Zwischenlage 5 in Form einer Trennfolie 5 von der jeweils benachbarten Schicht 4 getrennt. Diese Zwischenlagen oder Trennfolien 5 werden beim Herstellprozess des Lenkers eingebracht. Vorliegend reichen diese aus einem geeigneten Kunststoffmaterial bestehenden Zwischenlagen/Trennfolien 5 nicht bis zur Horizontal-Bohrung 1 heran, so dass in deren Umgebung der Lenker durch Vollmaterial gebildet ist, während sich die Trennfolien 5 wie ersichtlich vom Bereich zwischen den beiden Bohrungen 1, 2 in Längsrichtung des Lenkers (= vorliegend Fahrzeug-Querrichtung) betrachtet über die Vertikal-Bohrung 2 hinaus bis zum Ende des Lenkers erstrecken. Dies kann jedoch auch anders gestaltet sein.According to the embodiment 1 is each of the (in this case twenty) layers 4 each by an intermediate layer 5 in the form of a release film 5 from the adjacent layer 4 separated. These liners or release films 5 are introduced during the manufacturing process of the handlebar. In the present case, these intermediate layers / release films made of a suitable plastic material are sufficient 5 not until horizontal drilling 1 approach, so that in their environment, the handlebar is formed by solid material, while the release films 5 as can be seen from the area between the two holes 1 . 2 in the longitudinal direction of the link (= present vehicle transverse direction) viewed over the vertical bore 2 extend to the end of the handlebar. However, this can also be designed differently.

Beim Ausführungsbeispiel nach 2 ist jede der (vorliegend neun) Schichten 4 jeweils durch einen Luftspalt 6 von der jeweils benachbarten Schicht getrennt. Diese Luftspalte 6 können beim Herstellprozess des Lenkers durch entfernbare Kerne erzeugt werden. Vorliegend erstrecken sich diese Luftspalte 6 und somit die einzelnen Schichten in Längsrichtung des Lenkers betrachtet nur über einen Teilbereich des zwischen den beiden die Bohrungen 1 und 2 liegenden Abschnitts. Abseits dieser Schichten ist der Lenker zusammenhängend in Vollmaterial ausgeführt. Um zu verhindern, dass sich im Betrieb des Fahrzeugs in den Luftspalten 6 Schmutz ansammelt, kann eine geeignete Abdeckung über den Luftspalten 6 vorgesehen sein (nicht gezeigt).According to the embodiment 2 is each of the (here nine) layers 4 each through an air gap 6 separated from the adjacent layer. These air gaps 6 can be generated in the manufacturing process of the handlebar by removable cores. In the present case, these air gaps extend 6 and thus the individual layers viewed in the longitudinal direction of the link only over a portion of the between the two holes 1 and 2 lying section. Away from these layers, the handlebar is connected in solid material. To prevent the operation of the vehicle in the air gaps 6 Dirt accumulates, can provide a suitable cover over the air gaps 6 be provided (not shown).

Während beim Ausführungsbeispiel nach 1 durch die Trennfolien im wesentlichen nur die Biegesteifigkeit des Lenkers gegenüber einem in Vollmaterial und somit nicht bereichsweise in Schichten aufgebauten Lenker verändert wird, unterscheidet sich ein Lenker nach 2 von einem in Vollmaterial ausgeführten und nicht „geschichteten” Lenker auch nennenswert hinsichtlich der Torsionssteifigkeit. Daher kann in Betracht gezogen werden, einen Lenker gemäß 2 auch am Radträger relativ starr (und somit gegebenenfalls ohne Gummigelenk) anzubinden, ohne dass dessen im Zusammenwirken mit weiteren Lenkern vorgegebener Spur-Sturz-Verlauf über dem Radhub hierdurch signifikant beeinflusst wird.While in the embodiment according to 1 is changed by the release films essentially only the flexural rigidity of the handlebar against a built in solid material and thus not regionally in layers handlebars, a handlebar differs 2 from a solid and not "layered" handlebar also noteworthy in terms of torsional stiffness. Therefore, it may be considered to use a handlebar according to 2 also on the wheel relatively rigid (and thus possibly without rubber joint) to bind, without its in conjunction with other arms predetermined lane-crash course over the wheel is significantly affected.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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  • DE 102006024605 A1 [0001] DE 102006024605 A1 [0001]

Claims (5)

Fahrwerks-Lenker aus faserverstärktem Kunststoffmaterial, der im Fahrwerk eines Fahrzeugs zumindest anteiligen eine Radführungsfunktion und eine Federfunktion bezüglich des Rades übernimmt und daher biegeelastisch ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenker in senkrecht zur bevorzugten Biegerichtung (3) liegenden Ebenen zumindest bereichsweise durch voneinander getrennte Schichten (4) gebildet ist.Chassis handlebars made of fiber-reinforced plastic material, which at least proportionally assumes a wheel guidance function and a spring function with respect to the wheel in the chassis of a vehicle and is therefore designed to be flexible, characterized in that the handlebar is perpendicular to the preferred bending direction (FIG. 3 ) lying at least in regions by separate layers ( 4 ) is formed. Fahrwerks-Lenker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die voneinander getrennten Schichten (4) des Lenkers in dessen Längsrichtung über eine gewisse Teil-Länge des Lenkers erstrecken.Chassis handlebar according to claim 1, characterized in that the mutually separated layers ( 4 ) extend the handlebar in the longitudinal direction over a certain part length of the handlebar. Fahrwerks-Lenker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Schichten (4) des Lenkers durch Luftspalte (6) voneinander getrennt sind.Chassis handlebar according to claim 1 or 2, characterized in that the individual layers ( 4 ) of the handlebar through air gaps ( 6 ) are separated from each other. Fahrwerks-Lenker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Schichten (4) des Lenkers durch Zwischenlagen (5) voneinander getrennt sind.Chassis handlebar according to claim 1 or 2, characterized in that the individual layers ( 4 ) of the handlebar by means of intermediate layers ( 5 ) are separated from each other. Radaufhängung eines Fahrzeugs mit einem Fahrwerks-Lenker nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenker an einem das Rad tragenden Radträger gelenkig und am Fahrzeug-Aufbau oder einem mit dem Fahrzeug-Aufbau verbundenen Hilfsrahmen starr befestigt ist.Wheel suspension of a vehicle with a chassis handlebar according to one of the preceding claims, characterized in that the link is rigidly attached to a wheel carrier carrying the wheel and the vehicle body or a subframe connected to the vehicle body.
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