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Die Erfindung betrifft einen Mehrpunktlenker, insbesondere einen Vierpunktlenker, für Fahrzeuge, insbesondere für Nutzfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Bei Achsaufhängungen von Nutzfahrzeugen werden beispielsweise Mehrpunktlenker in Form von Vierpunktlenkern eingesetzt, um eine Starrachse an den Rahmen des jeweiligen Nutzfahrzeugs gelenkig anzubinden. Derartige Vierpunktlenker sind aber grundsätzlich auch bei anderen Fahrzeugtypen einsetzbar.
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Aus der
EP 0 776 275 B1 ist eine Achsaufhängung für Starrachsen von Fahrzeugen bekannt, bei der unterschiedliche Ausbildungsformen von Vierpunktlenkern Verwendung finden können. Aus dieser Druckschrift ist unter anderem ein kreuzförmiger Vierpunktlenker bekannt, der insgesamt vier diagonal ausgerichtete Kreuzarme hat, die einerseits mittels Kugelgelenken mit dem Fahrzeugaufbau und andererseits mit der Fahrzeugachse gelenkig verbunden sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mehrpunktlenker, insbesondere einen Vierpunktlenker, zur Anbindung einer Starrachse an den Rahmen eines Fahrzeugs anzugeben, der herstellungstechnisch einfach ist und der darüber hinaus bei möglichst geringem Gewicht auch eine ausreichende Stabilität aufweist.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Gemäß Anspruch 1 ist ein Mehrpunktlenker, insbesondere ein Vierpunktlenker, zur Anbindung einer Fahrzeugachse, insbesondere einer Starrachse, an den Aufbau, insbesondere an den Rahmen, eines Fahrzeuges, insbesondere eines Nutzfahrzeuges, vorgesehen, wobei der Mehrpunktlenker mehrere, insbesondere vier, Lenkerarme aufweist, die an den freien Enden Lagerstellen, insbesondere Lageraugen, aufweisen. Erfindungsgemäß ist wenigstens ein Teil, vorzugsweise jeder, der Lenkerarme durch mehrere, insbesondere zwei, voneinander beabstandete Flachstreben gebildet, die von einem Zentralbereich strahlenförmig abragen und sich bis zu den Lagerstellen des jeweiligen Lenkerarmes erstrecken. Mit derart ausgebildeten Lenkerarmen kann ein Mehrpunktlenker realisiert werden, der eine hohe Stabilität aufweist und dennoch nur einen verhältnismäßig geringen Materialeinsatz erfordert und damit ein entsprechend geringes Gewicht hat.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist der Mehrpunktlenker wenigstens als Dreipunktlenker mit drei Lenkerarmen ausgebildet, bevorzugt jedoch als in der Draufsicht X-förmiger Vierpunktlenker ausgebildet, der vier vom Zentralbereich abragende Kreuzarme als Lenkerarme aufweist. Ein derartiger Vierpunktlenker weist bevorzugt zwei rahmenseitige und zwei starrachsenseitige Anlenkstellen auf. Dem steht aber nicht entgegen, dass ggf. zusätzliche Arme vorgesehen sind und/oder noch zusätzliche Anlenkstellen vorgesehen sind.
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Die lenkerarmseitigen Flachstreben können grundsätzlich unterschiedliche Abstände voneinander aufweisen und/oder gekrümmt sein. Besonders bevorzugt ist jedoch aus herstellungstechnischer Sicht ein Aufbau, bei dem die lenkerarmseitigen Flachstreben über wenigstens einen Teilbereich ihrer Erstreckungsrichtung im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen und/oder geradlinig ausgebildet sind.
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Die Flachstreben der Lenkerarme gehen gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform in den ebenfalls durch mehrere, insbesondere zwei, voneinander beabstandete Flachstreben gebildeten Zentralbereich über, insbesondere fließend über, wobei die zentralbereichseitigen Flachstreben einen Freiraum umschließen. Dies erlaubt die Herstellung eines gewichtsgünstigen und zugleich verwindungssteifen Lenkers mit hervorragenden Kraftflusseigenschaften über die Lenkerarme und den Zentralbereich.
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Auch die zentralbereichseitigen Flachstreben verlaufen bevorzugt über wenigstens einen Teilbereich ihrer Erstreckung im Wesentlichen parallel zueinander. Alternativ oder zusätzlich können die zentralbereichseitigen Flachstreben bzw. wenigstens ein Teil derselben auch bogenförmig gewölbt sein, insbesondere nach innen zum Freiraum hin bogenförmig gewölbt sein, wodurch sich eine höhere Stabilität für den Mehrpunktlenker ergibt.
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Gemäß einer besonders bevorzugten konkreten Ausgestaltung sind die lenkerarmseitigen Flachstreben an ihrem dem Zentralbereich zugewandten Ende derart aufgezweigt, dass diese mit ihren insbesondere V-förmig aufgezweigten Endbereichen zum einen in eine unmittelbar angrenzende äußere zentralbereichseitige Flachstrebe einer ersten angrenzenden Zentralbereichseite und zum anderen in eine innere zentralbereichseitige Flachstrebe einer zweiten angrenzenden Flachbereichseite übergehen, so dass im Übergangsbereich vom Kreuzarm zum Zentralbereich jeweils ein flachstrebenseitiger Versteifungs- und/oder Kreuzungsknoten ausgebildet ist. Mit einem derartigen Aufbau wird eine besonders stabile und dennoch gewichtsgünstige fachwerkartige Verbund- bzw. Netzstruktur ausgebildet, in der die Überkreuzungspunkte versteifende Knotenpunkte ausbilden. Insbesondere ergibt sich dadurch auch eine Verstärkung des Übergangsbereichs zwischen den Lenkerarmen und dem Zentralbereich.
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Eine zusätzliche weitere Versteifung kann mit einem Aufbau erreicht werden, bei dem im Bereich einander zugeordneter benachbarter, vorzugsweise im wesentlichen parallel zueinander verlaufender, lenkerarmseitiger und/oder zentralbereichseitiger Flachstreben wenigstens ein diese verbindender Verbindungssteg vorgesehen ist. Für einen optimierten Kraftfluss kann hier konkret ein Aufbau vorgesehen sein, bei dem der Verbindungssteg an einem, bezogen auf das freie Lenkerarmende, oberen bis mittleren Anbindungsbereich einer ersten lenkerarmseitigen Flachstrebe eines Lenkerarms angebunden ist und sich von dort ausgehend geneigt bzw. schräg zur beabstandet gegenüberliegenden zweiten lenkerarmseitigen Flachstrebe erstreckt und dort im, bezogen auf das freie Lenkerarmende, unteren Anbindungsbereich, insbesondere an deren Verweigungsbereich oder zumindest im verzweigungsnahen Bereich, angebunden ist.
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Zur Vereinfachung der Herstellung eines Vierpunktlenkers können sämtliche Flachstreben einen gleichen rechteckigen Querschnitt aufweisen.
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Zudem können die oberen und/oder unteren Schmalseiten der Flachstreben in einer gleichen Ebene liegen, wodurch sich neben einer Vereinfachung der Herstellung durch Verwendung von Gleichteilen auch ein insgesamt flach bauender Lenkeraufbau insgesamt realisieren lässt, der keine den Einbau störenden Überstände oder dergleichen aufweist.
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Zur Erhöhung der Verwindungssteifigkeit des Mehrpunktlenkers kann die Stärke der Flachstreben und/oder die Anzahl von zusätzlichen Verbindungsstegen entsprechend gewählt werden. Beispielsweise kann die Materialstärke der Flachstreben von den freien Enden der Lenkerarme bzw. von den Lagerstellen aus zum Zentralbereich hin zunehmend ausgeführt sein. Dabei kann die Materialstärke der Flachstreben stetig beziehungsweise entsprechend einer e-Funktion zunehmen. Der Mehrpunktlenker kann somit angepasst an die jeweiligen Belastungsanforderungen hergestellt werden und zwar bevorzugt als Gussteil, als Gesenkschmiedeteil oder dergleichen. Der Mehrpunktlenker kann z. B. auch aus einer Stahl- oder Leichtmetalllegierung oder auch aus Karbon beziehungsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff bestehen.
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Eine bevorzugte Verwendung liegt im Einsatz eines derartigen Mehrpunktlenkers in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Nutzfahrzeug.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrpunktlenkers als Vierpunktlenker,
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2 den Querschnitt entlang der Schnittlinie A-A von 1 und
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3 einen Vierpunktlenker wie in 1, jedoch mit zusätzlichen Verbindungsstegen.
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Der in 1 dargestellte Vierpunktlenker ist in der eine Einbaulage darstellenden Draufsicht X-förmig ausgebildet und hat dementsprechend eine Kreuzform mit vier abstehenden Kreuzarmen 1 bis 4, an deren freien Enden sich Lageraugen 5 bis 8 befinden. Die Lageraugen 5, 6 dienen zur Anlenkung des Vierpunktlenkers an einen hier mit durchbrochenen Linien angedeuteten Rahmen eines Kraftfahrzeugs, während die Lageraugen 7, 8 zur Anlenkung des Vierpunktlenkers an eine Starrachse 9 eines Kraftfahrzeugs vorgesehen sind.
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Jeder der vier Kreuzarme 1 bis 4 ist hier durch zwei voneinander beabstandete und im Wesentlichen parallel bzw. geradlinig verlaufende kreuzarmseitige Flachstreben 20 bis 27 gebildet, die von einem Zentralbereich 10 des Vierpunktlenkers strahlenförmig abragen und sich jeweils bis zu den Lageraugen 5 bis 8 des jeweiligen Kreuzarmes 1 bis 4 erstrecken.
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Der Zentralbereich 10 ist hier im Wesentlichen rechteckförmig bzw. quadratisch ausgebildet und weist einen hier beispielhaft rechteckförmig bzw. karoförmig ausgebildeten Durchbruch 11 als Freiraum auf. Dieser Durchbruch 11 ist mittels nach innen zum Durchbruch 11 hin gewölbten bzw. gebogenen inneren zentralbereichseitigen Flachstreben 12 bis 15 begrenzt. Parallel zu den inneren zentralbereichseitigen Flachstreben 12 bis 15 verlaufen jeweils diesen zugeordnete äußere zentralbereichseitige Flachstreben 16 bis 19.
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Die kreuzarmseitigen Flachstreben 20 bis 27 sind an ihrem dem Zentralbereich 10 zugewandten Ende jeweils V-förmig aufgezweigt und gehen in zentralbereichseitigen Flachstreben über, was beispielhaft anhand des Kreuzarms 1 und damit der kreuzarmseitigen Flachstreben 20, 21 näher erläutert wird, aber für jeden der Kreuzarme 1 bis 4 und damit für jede der kreuzarmseitigen Flachstreben 20 bis 27 gleichermaßen gilt:
Wie aus 1 ersichtlich ist, ist die kreuzarmseitige Flachstrebe 21 an ihrem zentralbereichseitigen Ende dergestalt V-förmig aufgezweigt, dass diese mit ihren aufgezweigten Endbereichen zum einen in eine unmittelbar angrenzende äußere zentralbereichseitige Flachstrebe 16 einer ersten angrenzenden Zentralbereichseite 10a und zum anderen in eine innere zentralbereichseitige Flachstrebe 15 einer zweiten angrenzenden Zentralbereichseite 10b übergeht.
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Ebenso ist die kreuzarmseitige Flachstrebe 20 an ihrem zentralbereichseitigen Ende V-förmig aufgezweigt, so dass diese mit ihren aufgezweigten Endbereichen zum einen in eine unmittelbar angrenzende äußere zentralbereichseitige Flachstrebe 19 der ersten angrenzenden Zentralbereichseite 10b und zum anderen in die innere zentralbereichseitige Flachstrebe 12 einer zweiten angrenzenden Zentralbereichseite 10b übergeht.
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Wie aus 1 sehr gut ersichtlich ist, wird dadurch im Übergangsbereich vom Kreuzarm 1 zum Zentralbereich 10 ein Versteifungs- bzw. Kreuzungsknoten 34 ausgebildet.
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Das Gleiche gilt analog für die weiteren Kreuzarme 2 bis 4 mitsamt deren Flachstreben 22 bis 27, die die Kreuzungsknoten 35 bis 36 ausbilden.
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2 zeigt den Querschnitt entlang der Schnittebene A-A von 1. Demnach besitzen die Flachstreben 20, 21, wie insgesamt sämtliche Flachstreben 12 bis 27 des Vierpunktlenkers von 1, einen rechteckigen Querschnitt. Die oberen Schmalseiten 28 und die unteren Schmalseiten 29 bilden im Wesentlichen die Oberseite und die Unterseite des Vierpunktlenkers von 1, wobei dort die Oberseite 28 ersichtlich ist.
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Das Profil der Flachstreben 12 bis 27 kann im Wesentlichen einen einheitlichen Querschnitt haben, wie dieser in 2 dargestellt ist. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass die Materialstärke der Flachstreben von den Lageraugen 5 bis 8 zum Zentralbereich 10 zunimmt. Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Breite B der Breitseiten der Flachstreben stetig von den Lageraugen 5 bis 8 zum Zentralbereich 10 (1) hin zunimmt. Durch derartige Maßnahmen kann die Stabilität des Vierpunktlenkers und somit auch dessen Verwindungssteifigkeit auf die jeweiligen Anforderungen abgestimmt werden.
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Zur weiteren Verstärkung kann der Vierpunktlenker, wie in 3 ersichtlich, zusätzliche Verbindungsstege 30 bis 33 besitzen, die sich zwischen den gleichgerichtet verlaufenden parallelen Flachstreben 20, 21 und 22, 23 und 24, 25 sowie 26, 27 erstrecken. Konkret sind diese Verbindungsstege 30 bis 33 an einem, bezogen auf das freie Kreuzarmende, oberen bis mittleren Anbindungsbereich der kreuzarmseitigen Flachstreben 21, 22, 25 und 26 eines jeden Kreuzarms 1 bis 4 angebunden und erstrecken sich von dort ausgehend zur jeweiligen beabstandet gegenüberliegenden zweiten kreuzarmseitigen Flachstrebe 20, 23, 24 und 27, wobei sie dort im, bezogen auf das freie Kreuzarmende, unteren Anbindungsbereich angebunden sind, insbesondere an dem jeweiligen Verzweigungsbereich oder zumindest im verzweigungsnahen Bereich angebunden sind.
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Der Vierpunktlenker kann als Gesenkschmiedeteil oder als Gussteil hergestellt sein. Außerdem kann der Vierpunktlenker aus einem kohlefaserverstärkten Kunststoff bestehen oder aus einem sonstigen Material, welches die erforderliche Verwindungssteifigkeit für den Vierpunktlenker ergibt.
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Bezugszeichenliste
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- 1 bis 4
- Kreuzarme
- 5 bis 8
- Lageraugen
- 9
- Starrachse
- 10
- Zentralbereich
- 10a
- Zentralbereichseite
- 10b
- Flachbereichseite
- 11
- Freiraum/Durchbruch
- 12 bis 19
- Flachstreben
- 20 bis 27
- Flachstreben
- 28, 29
- Schmalseiten
- 30 bis 33
- Verbindungssteg
- 34 bis 37
- Kreuzungsknoten
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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