DE102012218686A1

DE102012218686A1 - Bauteil für ein Fahrwerk eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102012218686A1
Application number: DE102012218686.7A
Authority: DE
Inventors: Gabriele Fruhmann; Volker Wagner; Wolfgang Meyer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2012-10-15
Filing date: 2012-10-15
Publication date: 2014-04-17
Also published as: WO2014060212A1

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Lenker (L, 6, 7, 19) für eine Radaufhängung eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenker (L, 6, 7, 19) einen Schichtaufbau aufweist, mit zumindest einer ersten und einer zweiten Deckschicht (1, 2), und einem zwischen den Deckschichten (1, 2) zumindest bereichsweise angeordneten Faltkern (3), welcher Faltkern (3) aus einer Anordnung von Faltwaben (3A, 3B, 3C, 3D, 3E) aufgebaut ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bauteil für ein Fahrwerk eines Fahrzeugs, insbesondere einen Lenker, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die Entwicklungsabteilungen der Automobilindustrie suchen nach Möglichkeiten, kostengünstige Baugruppen bei gleichzeitig geringem Gewicht zur Verfügung zu stellen. Dies gilt auch für Bauteile im Fahrwerk, insbesondere Lenker.
Lenker für eine Radaufhängung eines Fahrzeugs werden je nach Bauform und Ausrichtung bezüglich der Fahrzeuglängsachse bezeichnet und können entsprechend längs, schräg oder quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs angeordnet sein. Die Lenker sind schwenkbar angeordnet und haben die Aufgabe, die Räder zu führen.
Serienmäßig im Einsatz – beispielsweise bei Pkw-Fahrwerken – und bereits gut erprobt sind Bauteile, wie Lenker, in Stahl-, Blech- und Aluminiumbauweise. Bei Pkw-Fahrwerken sind spritzgegossene Pendelstützen bekannt, die aus kurzfaserverstärktem Kunststoff gebildet sind.
Alternative Materialien für die Bauteilherstellung werden in Form von Endlosfaser-Kunststoff-Verbund sowohl in der Formel 1 als auch in Entwicklungsprojekten bereits verwendet.
Kurzfaserverstärkter Faser-Kunststoff-Verbund in Kombination mit Metallblechen findet beispielsweise bei Hybridlenkern Verwendung.
Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2008 001 989 A1 ist eine Verbundlenkerachse für ein Kraftfahrzeug bekannt, die aus einem Faserverbundwerkstofff besteht, welcher sich aus 2D- bzw. 3D-Geflechten, Gelegen, Gestricken, Gesticken oder Geweben zusammensetzt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Bauteile, insbesondere Lenker, für eine Radaufhängung bereitzustellen, welche im Vergleich mit dem vorbekannten Stand der Technik Gewicht einsparen und dabei weiterhin den mechanischen Anforderungen, wie beispielsweise die Steifigkeit, insbesondere die Biege-, Zug-, Druck- und Verwindungssteifigkeit, gerecht werden. Darüber hinaus liegt eine weitere Aufgabe der Erfindung darin, die Herstellung von Bauteilen des Fahrwerks zu vereinfachen.
Gelöst ist diese Aufgabe durch ein Bauteil, insbesondere einen Lenker für eine Radaufhängung eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Bauteils finden sich in den Unteransprüchen 2 bis 16. Hiermit wird der Wortlaut dieser Ansprüche durch ausdrückliche Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen, um unnötige Textwiederholungen zu vermeiden.
Das Bauteil, wie einen Lenker, für eine Radaufhängung eines Fahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil einen Schichtaufbau aufweist, mit zumindest einer ersten und einer zweiten Deckschicht, und einem zwischen den Deckschichten angeordneten Faltkern, welcher Faltkern aus einer Anordnung von zumindest einer Faltwabe aufgebaut ist.
Eine Faltwabe bezeichnet dabei eine Struktur, welche insbesondere durch Falten, aber auch durch Schneiden, aus einer Form, welche in einer Ebene darstellbar ist, in eine drei dimensionale Form überführbar ist.
Ein Faltkern bezeichnet dabei eine Struktur, welche sich aus einer oder mehreren Faltwaben eventuell in Verbindung mit weiteren Strukturen, wie z. B. Schäumen, Verbindungselementen etc. zusammensetzt.
Eine Faltlinie bezeichnet eine Linie, entlang welcher die Faltwabe ihre Richtung ändert, insbesondere gefaltet worden ist.
Eine Faltfläche bezeichnet eine Fläche einer Faltwabe zwischen einer oder mehreren Faltlinien bzw. zwischen zumindest einer Faltlinie und dem Rand der Faltwabe.
Eine Deckschicht bezeichnet eine Schicht, welche sich an der Oberfläche eines Bauteils befindet. Insbesondere kann eine solche Deckschicht eine geschlossene Oberfläche bilden. Auch kann die Deckschicht als Trägerschicht ausgebildet sein und muss dann nicht notwendigerweise an der Oberfläche des Bauteils angeordnet sein. Als Trägerschicht ist die Deckschicht an zumindest einer Seite der Faltwabe angeordnet und verbindet insbesondere mehrere Faltlinien miteinander.
Das Bauteil ist somit in Sandwich-Bauweise ausgebildet, wobei der Faltkern einen gefalteten Strukturaufbau aufweist. Ein gefalteter Strukturaufbau findet bislang zum Beispiel in der Gebäude- und Brücken-Architektur und in der Konstruktion von Segelfliegern Anwendung und besteht dort z. B. aus Materialien wie Holz oder Glas.
Das Bauteil umfasst nun einen solchen Schichtaufbau, welcher speziell für einen Einsatz in Radaufhängungen von Fahrzeugen geeignet ist. Der Schichtaufbau umfasst zumindest zwei Deckschichten, nämlich die erste Deckschicht und die zweite Deckschicht, zwischen welchen Deckschichten der Faltkern angeordnet ist, welcher Faltkern sich aus einer Anordnung von Faltwaben zusammensetzt. Die Verwendung eines Schichtaufbaus mit einem solchen Faltkern ermöglicht es, aufgrund der wabenartigen Struktur im Vergleich mit massiven Bauteilen sowohl Material als auch Gewicht einzusparen. Weiterhin lässt sich durch das Anpassen einer Dichte der Faltungen des Faltkerns die Steifigkeit des Bauteils, wie eines Lenkers, gezielt beeinflussen.
Die Faltwaben des Faltkerns sind aus dreidimensional angeordneten Feldern gebildet. Zwischen Faltlinien der Faltwabe wird ein Feld der Faltwabe gebildet. Die Faltungsdichte beschreibt die Dichte der Anordnung von Faltlinien innerhalb eines festgelegten Bereiches.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Bauteils, wie eines Lenkers umfasst den Aufbau der Deckschichten aus Faser-Kunststoff-Verbund, insbesondere unter Verwendung von Endlosfasern. Faser-Kunststoff-Verbund ist eine spezielle Ausführungsform von Verbundwerkstoffen, die sich aus einer Kunststoffmatrix und einem Faser-Verbund zusammensetzt. Der Vorteil der Verwendung von Faser-Kunststoff-Verbund liegt darin, dass sich durch die Wahl der Fasern und des Kunststoffs die Eigenschaften des entstehenden Verbundwerkstoffes gezielt beeinflussen lassen. Insgesamt entsteht folglich durch den Verbund ein neuer Werkstoff, welcher die gewünschten Eigenschaften aufweist.
Generell lassen sich die verwendbaren Fasern unterteilen in Kurz-, Lang- und Endlosfasern. Für den Lenker werden vorzugsweise Endlosfasern verwendet, denn Endlosfasern bieten den Vorteil, dass damit hohe Festigkeiten und Steifigkeiten erreicht werden können.
Vorteilhafterweise umfasst das Bauteil mindestens zwei Anlenkpunkte, an welchen Anlenkpunkten ein Lager oder ein Kugelgelenk angeordnet sein kann zur Anbindung eines Bauteils an einen Radträger des Fahrzeugs, an die Karosserie des Fahrzeugs, an einen Hilfsrahmen und/oder an zumindest einen Lenker, wie einen Integrallenker. Die Anlenkpunkte können in das Bauteil integriert sein und müssen nicht nachträglich separat angebracht werden. Dies führt zu einem geringeren Aufwand und damit zu geringeren Kosten bei der Montage des Bauteils. Auch sind separat ausgebildete Anlenkpunkte möglich. Solche separat ausgebildeten Anlenkpunkte, ermöglichen das Auswechseln der Anlenkpunkte oder die separate Herstellung dieser Anlenkpunkte.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Bauteils, wie eines Lenkers, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Faltwaben mittels automatischer Fertigungsprozesse, wie beispielsweise Falt- oder Pressprozesse, hergestellt sind. Hinsichtlich der Prozesse wird auf die Offenbarung der DE 10 2006 056 353 B3 , DE 000019913830 A1 , DE 000019716637 A1 und DE 000019606195 A1 verwiesen. Entscheidend ist, dass die Herstellung der Faltwaben vorzugsweise automatisiert erfolgt, was zu einer Kostenersparnis führt.
Vorteilhafterweise sind die Faltwaben aus mindestens einem der Materialien Kunststoff, faserverstärkter Kunststoff, Metall, Aluminiumfolie, Blech, beschichtetes Papier oder dergleichen ausgebildet. Die gemeinsame Anforderung an die Materialien ist ein möglichst geringes Gewicht, so dass das Gesamtgewicht des Bauteils, wie Lenkers, und damit auch das Gesamtgewicht des Fahrzeugs reduziert wird, womit beispielsweise geringere Kosten aufgrund eines verringerten Kraftstoffverbrauchs einhergehen.
Vorteilhafterweise weist der Faltkern mindestens zwei Arten von Faltwaben mit unterschiedlicher Geometrie auf. Bevorzugt ist dabei ein kontinuierlicher Übergang zwischen den Faltwaben. Ziel ist es, auch komplexe Geometrien, wie beispielsweise Krümmungen oder verschiedene Höhen der Faltwaben, zur Verfügung zu stellen. Das Bauteil lässt sich hierdurch optimal den mechanischen und auch räumlichen Anforderungen anpassen. Auch lässt sich im Faltkern die Faltwabe mit Schaumstrukturen oder Waben- bzw. Fachwerkstrukturen kombinieren.
Bevorzugt sind die Schaum-, Waben- bzw. Fachwerkstrukturen benachbart oder räumlich getrennt zu den Faltwaben angeordnet. Bevorzugt werden so die Deckschichten bereichsweise durch den Faltkern und bereichsweise durch die Schaum-, Waben- bzw. Fachwerkstruktur unterstützt. So kann das Gewicht oder die mechanischen Eigenschaften durch die Wahl der Struktur bereichsweise angepasst werden. Auch ist es möglich die Schaum-, Waben und/oder Fachwerkstruktur zwischen Faltkern und Deckschicht anzuordnen und so zum Beispiel weitere Dämpfungseigenschaften zu erreichen.
Auch ist es möglich, die Zwischenräume, welche durch die Faltflächen aufgespannt werden, mittels Materialien zu füllen, welche in der Zusammensetzung oder Struktur sich von der Faltwabe unterscheiden. So können die Zwischenräume ganz oder teilweise auch mit einer Schaum-, Waben- und/oder Fachwerkstruktur gefüllt werden.
Vorteilhafterweise weist zumindest eine Faltwabe zumindest zwei unterschiedlich große und/oder unterschiedlich orientierte Faltflächen und/oder zumindest zwei Faltflächen unterschiedlicher Form auf. Auch kann die Faltwabe mehrere unterschiedliche Einheitszellen aufweisen und/oder unterschiedlich große und/oder unterschiedlich orientierte Einheitsflächen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bauteils sieht vor, dass der Faltkern aus so genannten Einheitszellen aufgebaut ist, welche Einheitszellen mindestens eine der folgenden Formen aufweisen: Diamantenform, Fischgrätenform, Diagonalform, Hexagonalform oder dergleichen. Dies bedeutet, dass identische oder ähnliche, insbesondere geometrisch ähnliche Einheiten in Form von Einheitszellen den Faltkern bilden. Die Geometrien der Einheitszellen lassen sich gezielt den Anforderungen anpassen. Durch die einheitliche Struktur der Einheitszellen lässt sich der Herstellprozess vereinfachen und damit lassen sich die Herstellkosten weiter minimieren.
Eine Ausführungsform des Bauteils sieht Einheitszellen vor, welche kalottenförmig oder torusförmig angeordnet sind. Dies bedeutet, dass die Geometrien der Einheitszellen zentrisch zu einem gemeinsamen, zentral gelegenen Punkt hin orientiert sind.
Eine andere Weiterbildung des Bauteils zeichnet sich dadurch aus, dass die Deckschichten und der Faltkern des Schichtaufbaus stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Gängige Verfahren zur Erzeugung einer stoffschlüssigen Verbindung sind zum Beispiel Kleben, Schweißen, Spritzgießen oder Löten. Jedoch sind auch Verbindungen über Verbindungsmittel, wie Schrauben, Nieten, Klettverschlüsse etc. bekannt oder formschlüssige Verbindungen über Aussparungen und Vorsprünge bekannt.
Vorteilhafterweise sind die Anlenkpunkte als Lageraugen ausgebildet, wobei vorzugsweise Lageraugen zur Aufnahme von Kugelgelenken und/oder Gummilagern vorgesehen sind. Hierbei können die Lageraugen in einem Zylinderausschnitt oder einem umlaufenden Zylinder angebunden werden. Ist das Lagerauge in einem Zylinderausschnitt angeordnet, bedeutet dies, dass es nur bereichsweise von dem Faltkern und den Deckschichten umgeben ist. Bei einer Anordnung in einem umlaufenden Zylinder umgeben der Faltkern und die Deckschichten das Lagerauge vollumfänglich.
Vorteilhafterweise sind die Lageraugen unterschiedlich räumlich orientiert.
Die Lager können nach Art von Gummilagern ausgebildet sein, wobei Gummilager mit Hülse oder auch ohne Hülse verwendbar sind. Sollte keine Hülse vorhanden sein, werden die Gummiteile über einen sie umgebenden Spritzguss ausgerichtet.
Eine weitere Ausführungsform des Bauteils, wie ein Lenker, zeichnet sich dadurch aus, dass das Bauteil gekrümmt ausgebildet ist. Das Bauteil kann dabei in einer Ebene gekrümmt sein, aber es sind auch Bauteile, wie Lenker, möglich, die Krümmungen in mehreren Ebenen aufweisen. Durch eine derartige Ausgestaltung lassen sich die Bauteile gezielt dem zur Verfügung stehenden Bauraum anpassen.
Eine weitere Ausgestaltung des Bauteils, wie eines Lenkers, sieht vor, dass das Bauteil ein Lenker ist, insbesondere ein Mehrpunktlenker, vorzugsweise ein Zweipunktlenker, wie zum Beispiel ein Sturzlenker. Der Lenker umfasst folglich zwei oder mehr Anlenkpunkte, wobei die Anlenkpunkte unterschiedlich orientiert sein können.
Vorteilhafterweise sind die Lager durch Umklappen der Deckschicht angebunden. Es liegt im Rahmen der Erfindung, das Lager durch Umklappen der unteren Deckschicht, der oberen Deckschicht oder beider Schichten anzubinden.
Eine mögliche Ausführungsform sieht vor, beide Deckschichten umzuklappen, so dass das Lager von diesen beiden Deckschichten umschlossen ist. Zwischen den umgeklappten Deckschichten und dem Lager ist vorzugsweise ein Kunststoffelement, insbesondere ein spritzgegossenes Kunststoffelement angeordnet. Das eingebrachte Kunststoffelement bietet den Vorteil, dass er sehr exakt angebracht werden kann und eine hohe Genauigkeit der Lageranordnung gewährleistet.
Als Material für die Deckschichten wird vorzugsweise Organoblech verwendet. Es sind jedoch auch Deckschichten aus Metall, wie Aluminium, Stahl, Magnesium etc. und/oder anderen Kunststoffen und/oder Verbundstoffen möglich. Organoblech zeichnet sich dadurch aus, dass es sehr günstig ist bei gleichzeitig guten Materialeigenschaften, welche belastbare Bauteile gewährleisten.
Unter Organoblech werden hier Faserverbundwerkstoffe verstanden, welche insbesondere einen wesentlichen Teil an Kunststoff aufweisen.
Bei einer Weiterbildung des Bauteils, insbesondere Lenkers, berühren sich die Deckschichten zumindest bereichsweise. Dieser zumindest bereichsweise Kontakt der Deckschichten bzw. das entsprechende Überlappen der Deckschichten verhindert, dass Schmutzpartikel seitlich in den Faltkern eindringen können. In denjenigen Bereichen, in denen sich die Deckschichten berühren bzw. überlappen, können die Deckschichten beispielsweise verschweißt oder verklebt werden. Bei Verwendung beispielsweise von Organoblech ist es möglich, die sich berührenden Stellen in einem erhitzten Zustand zu verpressen oder zu verschweißen.
Vorteilhafterweise sind die Randbereiche des Schichtaufbaus derart ausgefüllt, dass sie den Schichtaufbau gegenüber der Umgebung abdichten, damit keine Schmutzpartikel in die Bauteilstruktur eindringen können. Ein Abdichten kann mittels eines Ausschäumens, eines Verspritzens oder eines Füllens der Randbereiche des Faltkerns mit einem geeigneten Material, wie beispielsweise einem kurzfasrigen Material, erzielt werden. Hierdurch wird erreicht, dass der Faltkern frei von Schmutzpartikeln bleibt.
Eine Ausführungsform des Bauteils, insbesondere Lenkers, sieht eine Lagerschale vor, welche mittels Kunststoffspritzguss mit den Deckschichten verbunden ist. Die Lagerschale des Lagers und die Deckschichten werden folglich über den Kunststoffspritzguss formschlüssig miteinander verbunden.
Weitere Vorteile und Eigenschaften werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren erläutert. Dabei zeigt:
1 einen Ausschnitt eines Ausführungsbeispiels eines Lenkers;
2 eine Ausführungsform einer Faltwabenstruktur für einen Lenker;
3 eine weitere Ausführungsform einer Faltwabenstruktur für einen Lenker in dreidimensionaler Ansicht;
4 eine weitere Ausführungsform einer Faltwabenstruktur für einen Lenker mit einer Grundgeometrie von Einheitszellen in Diamantform;
5 eine weitere Ausführungsform einer Faltwabenstruktur für einen Lenker mit einer Grundgeometrie von Einheitszellen in Fischgrätenform;
6 eine weitere Ausführungsform einer Faltwabenstruktur für einen Lenker mit einer Grundgeometrie von Einheitszellen in Diagonalform;
7 eine weitere Ausführungsform einer Faltwabenstruktur für einen Lenker mit einer Grundgeometrie von Einheitszellen in Diamantform;
8 eine weitere Ausführungsform einer Faltwabenstruktur für einen Lenker mit einer Grundgeometrie von Einheitszellen in Fischgrätenform für eine Kugelkalotte;
9 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Lenkers als Zweipunktlenker mit Lageranbindung über Halbzylinder;
10 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Lenkers als Zweipunktlenker mit Lageranbindung über Zylinder;
11a ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Lenkers mit Kugelgelenkanbindung;
11b eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A der Ausführungsform gemäß 11a, mit Schnittebene senkrecht zur Zeichenebene;
12 ein weiteres Ausführungsbeispiels eines Lenkers in Form eines Sturzlenkers;
13 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Lenkers mit umgeschlagenen Deckschichten zur Gummilageranbindung;
14 eine schematischen Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Lenkers als Dreipunktlenker;
15a ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Lenkers mit Schichtaufbau mit sich berührenden Deckschichten;
15b ein weiteres Ausführungsbeispiels eines Lenkers mit Schichtaufbau;
16a eine Ausführungsform in einer Schnittdarstellung mit einem Faltkern, wobei die beiden Deckschichten seitlich zusammengeführt sind;
16b eine Ausführungsform nach 16a in einer Seitenansicht.
1 zeigt einen Teil eines Lenkers L für eine Radaufhängung eines Fahrzeugs. Der Lenker L umfasst ein Lernkerende an dem sich ein erster Anlenkpunkt 4 befindet, um den Lenker L mit einem weiteren Fahrzeugteil, wie einem Fahrzeugaufbau und/oder einem Fahrschemel, zu verbinden. Weiter umfasst der Lenker L zumindest einen weiteren Anlenkpunkt (nicht gezeigt), der geeignet ist ein weiteres Fahrzeugteil, wie einen Radträger, mit dem Lenker L zu verbinden. Die beiden Anlenkpunkte werden dabei durch einen Verbindungsbereich des Lenkers L verbunden. Der Verbindungebereich des Lenkers L weist eine obere Deckschicht 1, eine untere Deckschicht 2 und einen Faltkern 3 auf. Die Deckschichten sind dabei flächig ausgebildet und zwischen den beiden Deckschichten 1 und 2 ist ein Faltkern 3' angeordnet, welcher sich aus einer Faltwabe 3 zusammensetzt. Die Faltwabe 3 umfasst dabei mehrere Einheitszellen 3A', die jeweils vier Faltflächen 3A aufweisen. Es sind jedoch auch Einheitszellen 3A' vorstellbar, die aus einer anderen Anzahl an Faltflächen 3A bestehen. Der Faltkern 3' umfasst mehrere, gleichmäßig beabstandete, regelmäßig orientierte Faltflächen 3A. Obwohl es in der Zeichnung nicht gezeigt ist, sind auch Faltkerne 3' bzw. Faltwaben 3 möglich, welche unterschiedlich große und/oder unterschiedlich beabstandete und/oder unterschiedlich orientierte Faltflächen 3A aufweist.
2 zeigt einen Aufbau einer Faltwabe 3, wobei die Faltwabe 3 aus mehreren Einheitszellen 3A' zusammengesetzt ist. Die Faltwabe 3 ist dabei aus einem flächigen Objekt, wie einem Blatt Papier oder einer Fläche aus Metall etc. gefertigt. Eine Einheitszelle 3A' wird dabei aus den Faltflächen 3Aa bis 3Ad gebildet. Die Faltflächen 3Aa und 3Ac weisen dabei die gleiche Form und Fläche auf. Die Faltflächen 3Ad und 3Ab haben dieselbe Form und dieselbe Fläche. Die Faltfläche 3Ac ist dabei an einer der beiden Längsseiten mit einer Faltfläche 3Aa, an der anderen Längsseite mit der Faltfläche 3Aa' verbunden. Dabei ist die erste Längsseite, die Längsseite zwischen der der Faltfläche 3Aa und 3Ac als Bergkante 38a ausgebildet, während die Längsseite zwischen der Faltfläche 3Aa' und 3Ac als Talkante 39a ausgebildet ist. Die Faltfläche 3Ac ist über eine weitere Bergkante 38b an ihrer Querseite mit der Faltfläche 3Ad verbunden. Die Faltfläche 3Aa ist über eine Bergkante 38c mit der Faltfläche 3Ab verbunden. Die Faltflächen 3Ad und 3Ab sind über eine Talkante (nicht gezeigt) miteinander an einer ihrer Längsseiten verbunden. Die Faltflächen 3Ad ist wiederum an der anderen Längsseite über eine Bergkante 38d mit einer Faltfläche verbunden, welche in der Orientierung und Form der Faltfläche 3Ab entspricht. Über die Talkante 39c ist die Faltfläche 3Ab mit einer Faltfläche verbunden, welche in der Form und Orientierung der Faltfläche 3Aa gleicht. Über die Talkante 39d ist die Faltfläche 3Ad mit einer Faltfläche verbunden, welche in Form und Orientierung der Faltfläche 3Ac gleicht. Die Einheitszellen 3A weisen gleiche Raumorientierungen auf.
3 zeigt eine Faltwabe 3B in dreidimensionaler Ansicht, wobei die einzelnen Faltflächen 3B eine unterschiedliche Fläche und Orientierung im Raum aufweisen, so dass sich eine gekrümmte Geometrie der Faltwabe 3 ergibt.
In den 4 bis 8 sind mögliche Ausführungsformen von Faltwaben 3 dargestellt. Die durchgezogenen Faltlinien stellen in diesen Figuren Bergfalten dar, wohingegen die gestrichelten Linien Talfalten sind. Hierbei beschreiben Bergfalten die Knickrichtung aus der Blattebene heraus und Talfalten die Knickrichtung in diese hinein.
In 4 ist eine Faltwabe 3 gezeigt, wobei die Einheitszelle 3A' in Diamantform ausgebildet ist und aus zwei Faltflächen 3Aa, 3Ab zusammengesetzt ist. Dabei wechseln sich in Diagonalrichtung DR verlaufende Bergfalten mit in Längsrichtung verlaufenden Talfalten ab. Die in Diagonalrichtung DR verlaufenden Bergfalten ergeben Vierecke, durch deren in zwei gegenüberliegenden Eckpunkte die Talfalten verlaufen. Dabei können, wie in 4 gezeigt, die Bergfalten miteinander annähernd einen Winkel von 90° einschließen und gleichmäßig voneinander beabstandet sein. Dies ist jedoch nicht notwendig, auch können die Bergfalten andere Winkel, insbesondere kleinere Winkel einschließen und ungleichmäßige Abstände aufweisen und so verschiedenen Formen und Belastbarkeiten bilden.
Die Talfalten können entsprechend 4 die Winkelhalbierenden zu den von den Bergfalten eingeschlossenen Winkeln bilden. Auch hier sind jedoch auf Variationen denkbar, so dass die Talfalte den Winkel zwischen den Bergfalten nicht in zwei gleiche Teile teilt.
5 zeigt eine Faltwaben 3 nach Art von Einheitszellen 3A' in Fischgrätenform. Die in Längsrichtung LR verlaufenden Faltlinien sind abschnittsweise alternierend als Berg- und Talfalten ausgebildet. In Querrichtung QR sind abwechselnd zickzackförmige Berg- und Talfalten angeordnet, wobei die Knickpunkte des Zickzackverlaufs mit den Übergängen zwischen Berg- und Talfalten in der Längsrichtung LR übereinstimmen.
6 zeigt eine Faltwabe 3 nach Art von Einheitszellen 3A' in Diagonalform. In Längsrichtung LR und Querrichtung QR sind jeweils, insbesondere gleichmäßig beabstandet, Bergfalten nach Art eines Rechteckgitters angeordnet. In Diagonalrichtung DR sind Talfalten angeordnet, welche durch die Eckpunkte der durch die quer- und längsorientierten Bergfalten entstehenden Rechtecke verlaufen. Um verschiedene Formen und Belastbarkeiten zu erreichen sind auch ungleichmässig beabstandete Bergfalten möglich.
7 zeigt eine Faltwabe 3 nach Art von Einheitszellen 3A' in einer alternativen Form der 4. Die in Längsrichtung LR verlaufenden Faltlinien sind abschnittsweise alternierend als Berg- und Talfalten ausgebildet, wobei die Bergfaltenabschnitte in 7 kürzer sind als die Talfaltenabschnitte. In Vertikalrichtung, also senkrecht zur Längsrichtung LR, sind zickzackförmige Bergfalten angeordnet, wobei die Knickpunkte des Zickzackverlaufs mit den Übergängen zwischen Berg- und Talfalten in der Längsrichtung LR übereinstimmen.
8 hingegen zeigt eine Faltstruktur in einer radialen Fischgrätenform zum Ausbilden einer Kugelkalotte K. Die Faltenlinien sind hier sternförmig und zu einem Mittelpunkt M hin orientiert.
9 zeigt einen Zweipunktlenker 6, welcher in seinen endständigen Bereichen zwei Lageraugen 14, 15 aufweist. Zwischen diesen beiden Lageraugen 14, 15 ist ein Verbindungsstück 10 angeordnet, welches Verbindungsstück 10 einen Schichtaufbau mit Faltkern 3 aufweist. Endständig sind die Lageraugen 14, 15 in dieser Ausführungsform über Halbzylinder 11, 12 angebunden. Der Schichtaufbau endet in Höhe der Lageraugen 14, 15 und umschließt diese nicht.
10 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Zweipunktlenkers 6, umfassend zwei Lageraugen 14a, 15a und ein Verbindungsstück 10a, welches zwischen den beiden Lageraugen 14a, 15a angeordnet ist. Im Unterschied zu 9 umschließt der Schichtaufbau in dieser Ausführungsform die beiden Lageraugen 14a, 15a, wobei das Verbindungsstück 10a die Lageraugen 14a, 15a bzw. die äußere Hülse unter Ausbildung von zylindrischen Aussparungen 13 vollumfänglich umschließt.
11a und 11b zeigen eine Anbindung eines Kugelgelenks an einen Lenker L. In dieser Ausführungsform endet der Faltkern 3 vor dem Anbindungsbereich A des Kugelgelenks 16. Das Kugelgelenk 16 umfasst einen Kugelzapfen 17, welcher von einer Lagerschale 18 teilweise umschlossen ist. Die obere und untere Deckschicht 1, 2 umschließen die Lagerschale 18 mit einigem Spiel. Zwischen den beiden Deckschichten 1, 2 und der Lagerschale 18 wird eine Spritzgussschicht SG eingebracht, um den Zwischenraum zu füllen. Die beiden Deckschichten 1, 2 und das Kugelgelenk 16 werden folglich formschlüssig miteinander verbunden. Die Deckschichten 1 und 2 ergeben auf der linken Seite ein Doppelbord. Auf der rechten Seite des Kugelgelenks sind die Deckschichten 1 und 2 abgewinkelt. Die Spritzgussschicht wird zusätzlich außen in einem Bereich der sich überlappenden Deckschichten 1 und 2 angebracht (siehe linker Teil der Abbildung), um die nötige Stabilität zu gewährleisten.
11b stellt eine Schnittansicht von 11a dar, gemäß Schnittlinie A-A.
12 zeigt einen Lenker 7 nach Art eines Sturzlenkers. Dieser Sturzlenker 7 zeichnet sich dadurch aus, dass das Verbindungsstück 20, welches sich zwischen den beiden Anlenkpunkten 24, 25 für die Lagerung erstreckt, gekrümmt ausgebildet ist. Das Verbindungsstück 20 ist hierbei im Wesentlichen zweifach gekrümmt bzw. abgewinkelt ausgebildet. Die Lager sind hier nicht vollumfänglich von dem Schichtaufbau umgeben. Sie können, wie bereits bei den vorangegangenen Figuren erläutert, auch vollumfänglich von dem Schichtaufbau umgeben sein.
13 zeigt einen Lenker L mit für eine Lageranbindung umgeschlagenen Deckschichten 1, 2. Der Faltkern 3 endet vor dem Anbindungsbereich A der Lagerung 5. Bis dahin sind die beiden Deckschichten 1, 2 nahezu parallel zueinander orientiert. Im Anbindungsbereich A sind sie gekrümmt ausgebildet, so dass sie die Lagerung 5 kreisförmig umschließen. Ein Überlappungsbereich ÜB der beiden Deckschichten 1, 2 befindet sich vorzugsweise auf der dem Faltkern 3 abgewandten Seite auf gleicher Höhe des Faltkerns 3. In dieser Ausgestaltung ist die Ausrichtung des Lagers parallel zur Ebene der Deckschichten 1, 2 außerhalb des Anbindungsbereiches A.
Zwischen den Deckschichten 1, 2 und der Lagerung 5 ist eine Spritzgussschicht SG eingebracht, welche den Zwischenraum füllt. Bei der Lagerung 5 handelt es sich z. B. um ein Gummilager. Dies ist jedoch nicht abschließend zu verstehen, es sind auch andere Lagerungen möglich. Zur Versteifung sind in einem Aufspreizungsbereich der Deckschichten 1, 2 Organoblechrippen bzw. Spritzgussrippen 8 vorgesehen. Weiterhin ist eine innere Hülse 9 innerhalb der Lagerung 5 angeordnet. Vorzugsweise sind die beiden Deckschichten 1, 2 in Organoblech ausgebildet.
14 zeigt einen Dreipunktlenker 19, welcher sich durch drei Anbindungspunkte 34, 35 und 36 für entsprechende Lagerungen 5 auszeichnet. Zwischen diesen drei Anbindungspunkten 34, 35, 36 ist ein Verbindungsstück 30 angeordnet, welches dreidimensional ausgebildet ist. Die Anbindungspunkte 34, 35, 36 für die Lagerungen 5 sind unterschiedlich zueinander orientiert. So sind die Lagerungen 5 der Anbindungspunkte 34 und 36 können in eine gemeinsame Richtung Y orientiert sein, wohingegen der Anbindungspunkt 35 für die Lagerung 5 in eine senkrechte hierzu stehende Raumrichtung X orientiert ist.
15 zeigt das Überlappen der Deckschichten 1, 2 in einem Überlappungsbereich ÜB2. Hierdurch wird der Faltkern 3 des Schichtaufbaus vor dem Eintrag von Schmutzpartikeln geschützt. Zwischen den Deckschichten 1, 2 ist eine stoffschlüssige Verbindung ausgebildet. Dies kann beispielsweise durch Verkleben oder Verschweißen erfolgt. In diesem Überlappungsbereich ÜB2 befindet sich zwischen den Deckschichten 1, 2 kein Faltkern 3. Auf der linken Seite der 15 ist eine Bienenwabenstruktur, die nicht als Faltkern ausgebildet ist, als Kern vorgesehen. Die Bienenwabenstruktur ist dabei in Y-Richtung orientiert, wohingegen die Faltwaben 3D auf der rechten Seite der Abbildung in X-Richtung orientiert sind.
16 zeigt in zwei Teilfiguren ein Abdichten eines Faltkerns 3 eines Lenkers L, um ein Eindringen von Schmutzpartikeln zu verhindern. Die Faltwaben 3E sind in einem Randbereich RB mit einem zusätzlichen Material 37 gefüllt. Dies kann beispielsweise durch Ausschäumen oder Füllen der Randbereiche RB mit einem alternativen Material durchgeführt werden. Ein solches Material kann zum Beispiel spritzgussfähiger Kunststoff oder anderer Kunststoff, Papier, Metall, Verbundmaterialien insbesondere Faserverbundmaterialien oder ähnliches sein. Auch hier kann ein Material mit einer Bienenwabenstruktur oder einer ähnlichen porösen Struktur verwendet werden. Auch sind Fachwerkstrukturen denkbar.
Bezugszeichenliste

A: Anbindungsbereich
DR: Diagonalrichtung
K: Kugelkalotte
L: Lenker
LR: Längsrichtung
M: Mittelpunkt
QR: Querrichtung
RB: Randbereich
SG: Spritzguss
ÜB: Oberlappungsbereich
ÜB2: weiterer Oberlappungsbereich
X: Raumrichtung
Y: Raumrichtung
1: obere Deckschicht
2: untere Deckschicht
3: Faltwabe
3A: Einheitszelle
3Aa: Faltfläche
3Ab: Faltfläche
3Ac: Faltfläche
3Ad: Faltfläche
3B: Faltwabe
3C: Bienenwabenstruktur
3D: Einheitszelle
3E: Einheitszelle
4: Anlenkpunkt
5: Lagerung
6: Zweipunktlenker
7: Sturzlenker
8: Organoblech- bzw. Spritzgussrippen
9: Hülse
10: Verbindungsstück
10a: Verbindungsstück
11: Halbzylinder
12: Halbzylinder
13: zylindrische Aussparung
14: Lagerauge
14a: Lagerauge
15: Lagerauge
15a: Lagerauge
16: Kugelgelenk
17: Kugelzapfen
18: Lagerschale
19: Dreipunktlenker
20: Verbindungsstück
24: Anlenkpunkt
25: Anlenkpunkt
30: Verbindungsstück
34: Anlenkpunkt
35: Anlenkpunkt
36: Anlenkpunkt
37: alternatives Material
38a, b, c: Bergfalte
39a, b: Talfalte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008001989 A1 [0007]
DE 102006056353 B3 [0022]
DE 000019913830 A1 [0022]
DE 000019716637 A1 [0022]
DE 000019606195 A1 [0022]

Claims

Bauteil eines Fahrwerks, insbesondere Lenker (L, 6, 7, 19) für eine Radaufhängung eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenker (L, 6, 7, 19) einen Schichtaufbau aufweist, mit zumindest einer ersten und einer zweiten Deckschicht (1, 2), und einem zwischen den Deckschichten (1, 2) angeordneten Faltkern (3), welcher Faltkern (3) aus einer Anordnung von Faltwaben aufgebaut ist.
Bauteil (L, 6, 7, 19) zumindest nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschichten (1, 2) aus Faser-Kunststoff-Verbund, insbesondere aus Endlosfasern, aufgebaut sind.
Bauteil (L, 6, 7, 19) nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faltkern (3) mindestens zwei Anlenkpunkte (4, 24, 25, 34, 35, 36) zum Verbinden mit einem Radträger oder einer Karosserie des Fahrzeugs umfasst, an welchen Anlenkpunkten (4, 24, 25, 34, 35, 36) ein Lager (5) oder ein Kugelgelenk (16) angeordnet ist.
Bauteil (L, 6, 7, 19) nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faltwaben aus mindestens einem der Materialien Kunststoff, faserverstärkter Kunststoff, Aluminiumfolie, Blech oder beschichtetes Papier ausgebildet sind.
Bauteil (L, 6, 7, 19) nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faltwabe (3) mindestens zwei Arten von Einheitszellen mit unterschiedlicher Geometrie aufweist.
Bauteil (L, 6, 7, 19) nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faltwaben aus Einheitszellen aufgebaut sind, welche Einheitszellen mindestens eine der folgenden Formen aufweisen: Diamantenform, Fischgrätenform, Diagonalform oder Hexagonalform.
Bauteil (L, 6, 7, 19) nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheitszellen kalottenförmig oder torusförmig angeordnet sind.
Bauteil (L, 6, 7, 19) nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschichten (1, 2) und der Faltkern (3) des Schichtaufbaus stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Bauteil (L, 6, 7, 19) nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlenkpunkte (4, 24, 25, 34, 35, 36) als Lageraugen (14, 14a, 15, 15a) ausgebildet sind.
Bauteil (L, 6, 7, 19) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageraugen (14, 14a, 15, 15a) eine unterschiedliche räumliche Orientierung aufweisen.
Bauteil (L, 6, 7, 19) nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenker (L, 6, 7, 19) zumindest in einer Ebene gekrümmt ausgebildet ist.
Bauteil (L, 6, 7, 19) nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenker (L, 6, 7, 19) als Mehrpunktlenker, bevorzugt als Zweipunktlenker, wie einen Sturzlenker (7) ausgebildet ist.
Bauteil (L, 6, 7, 19) nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Deckschichten (1, 2) zumindest bereichsweise berühren.
Bauteil (L, 6, 7, 19) nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Randbereichen (RB) des Schichtaufbaus zumindest der Bereich zwischen der ersten Deckschicht (1) und der zweiten Deckschicht (2) mit einem Abdichtmittel ausgefüllt ist.
Bauteil (L, 6, 7, 19) nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Lagerschale (18), welche Lagerschale (18) mit den Deckschichten (1, 2) verbunden ist, vorzugsweise mittels Kunststoffspritzguss (SG).