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Die Erfindung bezieht sich auf einen Federlenker für eine Kraftfahrzeugradaufhängung, umfassend ein Schalenelement zur Abstützung einer Fahrzeugfeder und ein Schließblech, das an dem Schalenelement befestigt ist.
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Federlenker der eingangs genannten Art sind beispielsweise aus
DE 10 2008 013 182 A1 ,
DE 10 2008 059 916 B3 und
DE 10 2011 000 462 A1 bekannt. Bei diesen ist jeweils das Schalenelement nach oben offen und bildet einen Topf zur Abstützung einer Fahrzeugfeder. Die offene Profilseite ist durch ein Schließblech, welches die Seitenwangen des Profils miteinander verbindet, überbrückt. Hierdurch wird einem Atmen des Federlenkers, das heißt einem Aufweiten und Zusammenziehen des Profils zwischen den Seitenwangen unter Last begegnet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Alternativen zu dieser Bauweise aufzuzeigen.
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Insbesondere zielt die Erfindung darauf ab, die Steifigkeit eines Federlenkers bei zumindest gleichbleibendem oder sogar verringertem Gesamtgewicht zu erhöhen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Federlenker in gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Ein erfindungsgemäßer Federlenker für eine Kraftfahrzeugradaufhängung umfasst ein Schalenelement zur Abstützung einer Fahrzeugfeder und ein Schließblech, das an dem Schalenelement befestigt ist, wobei das Schalenelement in Einbaulage ein nach unten offenes Profil aufweist und das Schließblech an der nach unten offenen Profilseite des Schalenelements zwei gegenüberliegende Seitenwangen desselben zumindest im Bereich der Abstützung der Fahrzeugfeder verbindet.
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Durch die Umschachtelung des Federlenkers zu einem nach unten geöffneten Profil mit untenliegendem Schließblech ist es möglich, das Schließblech flexibel zur Aussteifung des Schalenelements einzusetzen. Mit dieser überraschend einfachen Maßnahme lassen sich die Steifigkeit des Schalenelements und damit die Steifigkeit des Federlenkers gegenüber dem vorstehend erläuterten Stand der Technik signifikant erhöhen.
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Insbesondere kann im Bereich von Lastangriffspunkten des Federlenkers mittels des Schließblechs ein zusätzlicher Steifigkeitsgewinn erzielt werden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Patentansprüche.
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Vorzugsweise weist das Schalenelement einen Anbindungsabschnitt für einen Dämpfer auf. Das Schließblech kann dabei so gestaltet sein, dass sich dieses zumindest bis unter diesen Dämpferanbindungsabschnitt erstreckt, wodurch ein zusätzlicher Steifigkeitsgewinn erzielt wird. Die Begriffe "unten" und "oben" beziehen sich stets auf die Einbaulage des Federlenkers in einer Radaufhängung.
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Insbesondere kann sich das Schließblech bis in einen Bereich zwischen dem Dämpferanbindungsabschnitt und einem radseitigen Anbindungsabschnitt hinein erstrecken.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schließblech am Dämpferanbindungsabschnitt nach oben gebogen und zwischen die Seitenwangen in das Profil des Schalenelements hineingezogen, um sich dort an den gegenüberliegenden Innenseiten der Seitenwangen abzustützen. Hierdurch wird in diesem empfindlichen Bereich eine besonders hohe Steifigkeit des Federlenkers erzielt.
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Insbesondere kann das Schließblech bis auf der Höhe der Befestigungselemente für die Dämpferanbindung sowie die Anbindung eines Radträgers oder sogar darüber hinaus in das Profil hochgezogen sein, um das Schalenelement weiter auszusteifen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liegt das Schließblech an nach außen ausgestellten Rändern der Seitenwangen an und ist mit diesen verschweißt. Hierdurch bleibt das Schließblech in seiner Form einfach und lässt sich mit geringem Aufwand an dem Schalenelement befestigen.
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Die Seitenwangen können durch eine obere Wand integral miteinander verbunden sein, um ein nach oben geschlossenes Profil zu bilden. Dabei kann die obere Wand im Bereich des Dämpferanbindungsabschnitts eine Unterbrechung aufweisen, so dass der Dämpfer von oben zwischen die Seitenwangen einführbar ist. Zudem kann hierbei die obere Wand einen zu der Unterbrechung hin nach oben ausgestellten Kragen ausbilden. Dies ermöglicht eine platzsparende Anbindung eines Dämpfers in einer Fahrzeugradaufhängung. Durch den an die Unterbrechung angrenzende Kragen werden Spannungskonzentrationen an der Schnittkante der Unterbrechung vermieden. Durch die Ausgestaltung des für die Festigkeit vorteilhaften Kragens weg vom Kraftfluss ergibt sich eine Geometrie, welche die auftretenden Spannungen von der spannungsempfindlichen Schnittkante weg in das unempfindlichere Grundmaterial umleitet. Hierdurch kann eine ansonsten notwendige Aufdickung des Schalenelements umgangen werden. Dies wirkt sich positiv auf das Bauteilgewicht sowie auf die Herstellungskosten aus.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die oberen Enden der Seitenwangen am Dämpferanbindungsabschnitt nach außen gebogen und erstrecken sich bis zu dem nach oben ausgestellten Kragen der oberen Wand. Dabei ragt der nach oben ausgestellte Kragen im Anschlussbereich der vorgenannten Außenkragen der Seitenwangen am Dämpferanbindungsabschnitt über die Seitenwangen nach außen hinaus. Es hat sich gezeigt, dass sich mit dieser Maßnahme eine deutliche Entlastung der Schnittkante des Schalenelements im Bereich der es Dämpferanbindungsabschnitt verwirklichen lässt.
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Hierfür ist es ferner vorteilhaft, wenn der nach oben ausgestellte Kragen der oberen Wand eine wellenförmige Kante mit mindestens zwei in Richtung Federabstützung weisenden Wellenbäuchen aufweist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die obere Wand mindestens eine Öffnung auf, welche innerhalb einer Sicke angeordnet ist und entlang ihres Randes einen ausgestellten Kragen aufweist. Die Kombination von Sicke und Kragen ermöglicht eine wirksame Versteifung im Bereich von funktionsbedingten Öffnungen an der oberen Wand, welche die aus der Öffnung resultierende Schwächung vermindern, kompensieren oder sogar überkompensieren kann.
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Weiterhin kann der Federlenker geometrisch auf ein konstantes Widerstandsmoment gegen Biegung eingestellt werden, um den Spannungsverlauf im Schalenelement so harmonisch wie möglich zu gestalten. Insbesondere können hierzu Höhe und/oder Breite des Profils des Schalenelements zwischen dessen radseitigem und aufbauseitigem Anbindungsabschnitt derart variiert sein, dass über die Lenkerlänge zwischen diesen Anbindungsabschnitten ein konstantes oder nahezu konstantes Widerstandsmoment gegen Biegung vorliegt. Unter "nahezu konstant" werden vorliegend Abweichungen von +/–10 Prozent verstanden. So wird vermieden, dass sich Spannungen an einer schwächsten Stelle konzentrieren, wo dann lokal eine höhere Wandstärke benötigt werden würde.
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Für die Abstützung einer Fahrzeugfeder an dem Schalenelement kann eine separate Federaufnahme vorgesehen werden, welche an dem Schalenelement befestigt wird. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist hierzu die obere Wand eine Ausnehmung auf, in die eine Federaufnahme eingeklipst ist. Dies ermöglicht eine besonders einfache Fertigung und Montage.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine räumliche Ansicht eines Federlenkers nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung von schräg oben,
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2 eine räumliche Ansicht des Federlenkers von unten,
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3 eine Ansicht in Blickrichtung von Pfeil Figur A3 in 1,
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4 eine Ansicht in Blickrichtung von Pfeil Figur A4 in 1,
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5 eine Ansicht in Blickrichtung von Pfeil Figur A5 in 1,
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6 eine Detailansicht einer Öffnung in der oberen Wand des Schalenelements,
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7 eine Detailansicht einer weiteren Öffnung in der oberen Wand des Schalenelements,
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8 eine Seitenansicht des Federlenkers,
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9 ein Beispiel für eine Kraftfahrzeugradaufhängung mit einem erfindungsgemäßen Federlenker, und in
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10 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Federlenkers nach der Erfindung mit einer eingeklipsten Federaufnahme.
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Die 1 bis 8 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel für einen Federlenker 1, der in einer Kraftfahrzeugradaufhängung dazu dient, zum Zweck der Radführung einen Radträger 2 gegen eine aufbauseitige Struktur 3, beispielsweise einen Hilfsrahmen, abzustützen und gleichzeitig ein Widerlager für eine Fahrzeugfeder 4 zu bilden.
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Weiterhin kann, wie beispielhaft in 9 gezeigt, ein Dämpfer 5 an dem Federlenker 1 abgestützt werden. Es ist jedoch auch möglich, das radseitige Ende des Dämpfers 5 nicht am Federlenker 1, sondern am Radträger 2 anzuschließen.
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Der Federlenker 1 weist ein Schalenelement 10 zur Abstützung der Fahrzeugfeder 4 auf. Dieses Schalenelement 10 ist als Blechformteil mit vorzugsweise konstanter Wanddicke ausgebildet.
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Wie den 1, 2 und 9 entnommen werden kann, weist ein dieses Schalenelement 10 ein in Einbaulage nach unten offenes Profil auf. Insbesondere umfasst in das Schalenelement 10 zwei einander gegenüberliegende Seitenwangen 11 und 12, welche durch eine obere Wand 13 integral miteinander verbunden sind. Der Profilquerschnitt weist dementsprechend die Form eines umgekehrten "U" auf. Die Abstützung der Fahrzeugfeder 4 erfolgt an einer Profilaußenseite, das heißt auf der oberen Wand 13.
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Der Federlenker 1 nach dem Ausführungsbeispiel weist genau einen Endabschnitt 14 zur Ankopplung an die aufbauseitige Struktur 3 sowie genau einen Endabschnitt 15 zur Ankopplung an den Radträger 2 auf. Zwischen diesen beiden Endabschnitten 14 und 15 befindet sich ein Federabstützabschnitt 16 zur Abstützung der Fahrzeugfeder 4 sowie ein Dämpferanbindungsabschnitt 17 zur Ankopplung des Dämpfers 5. Der Dämpferanbindungsabschnitt 17 ist vorliegend zwischen dem Federabstützabschnitt 16 und dem radseitigen Endabschnitt 15 angeordnet. Für den Fall, dass der Dämpfer 5 am Radträger 2 angekoppelt wird, kann der Dämpferanbindungsabschnitt 17 am Federlenker 10 entfallen.
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In einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels ist es möglich, das erfindungsgemäße Konzept auch auf Lenker zu übertragen, welche mehr als einen aufbauseitigen Endabschnitt 14 aufweisen oder welche mehr als einen radseitigen Endabschnitt 15 aufweisen.
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Der erfindungsgemäße Federlenker 1 umfasst ferner ein Schließblech 18, das an dem Schalenelement 10 befestigt ist. Dieses Schließblech 18 ist an der nach unten offenen Profilseite des Schalenelements 10 angeordnet und überbrückt die Profilöffnung desselben. Es verbindet dazu die zwei einander gegenüberliegenden Seitenwangen 11 und 12 miteinander zumindest im Bereich der Fahrzeugfeder 4.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegt das Schließblech 18 an nach außen ausgestellten Rändern 19 der Seitenwangen 11 und 12 an und ist mit diesen verschweißt. Es ist jedoch auch möglich, das Schließblech 18 auf andere Art und Weise an dem Schalenelement 10 zu befestigen, beispielsweise mit den Rändern 19 der Seitenwangen 11 und 12 zu verbördeln.
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Vorzugsweise erstreckt sich das Schließblech 18 über den Federabstützabschnitt 16 hinaus. Vorliegend ist dieses zum einen in Richtung des aufbauseitigen Endabschnitts 14 verlängert. Zum anderen erstreckt sich dieses in Richtung des radseitigen Endabschnitts 15. Es reicht dabei zumindest bis unter den Dämpferanbindungsabschnitt 17, kann sich jedoch auch bis zum radseitigen Endabschnitt 15 erstrecken.
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Der Dämpfer 5 erstreckt sich mit einem Auge zwischen die Seitenwangen 11 und 12 des Schalenelements 10 in das Profil des Federlenkers 1 hinein und ist dort an diesem mittels eines Lagers 6 befestigt. Zur Festlegung der zugehörigen Lagerachse 7 weisen die Seitenwangen 11 und 12 entsprechende Durchgangsöffnungen 19 und 20 auf.
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Wie 2 entnommen werden kann, verläuft das Schließblech 18 unterhalb des Dämpferlagers 6 hindurch. Es ist ferner am Dämpferanbindungsabschnitt 17 nach oben gebogen und zwischen die Seitenwangen 11 und 12 in das Profil des Schalenelements 10 hineingezogen, um sich dort an den gegenüberliegenden Innenseiten der Seitenwangen 11 und 12 abzustützen und somit den Dämpferanbindungsabschnitt 17 zusätzlich auszusteifen. Vorzugsweise ist das Schließblech 18 auch an seinem in das Profil hineingezogenen Endabschnitt 21 mit dem Federlenker 10, das heißt mit den Innenseiten der Seitenwangen 11 und 12 verschweißt.
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Insbesondere kann dieser Endabschnitt 21 des Schließblechs 18 sich bis auf Höhe der Lagerachse 7 oder sogar darüber hinaus nach oben erstrecken. Hierdurch wird eine hohe Steifigkeit im Bereich der Dämpferanbindung erzielt.
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Das Schließblech 18 kann wie in 2 dargestellt als Leiterrahmen ausgebildet sein, welcher zwei seitliche Leisten 22 und 23 sowie mehrere, diese Leisten 22 und 23 verbindende Sprossen 24 aufweist. Die Leisten 22 und 23 sind an jeweils einer der Seitenwangen 11 und 12 befestigt, während die Sprossen 24 die Profilöffnung des Schalenelements 10 überbrücken. Vorzugsweise ist eine Sprosse 24 in unmittelbarer Fortsetzung der Kraftwirkungsrichtung der Fahrzeugfeder 4 angeordnet. Weitere Sprossen 24 können im Dämpferanbindungsabschnitt 17 sowie zum aufbauseitigen Endabschnitt 14 hin vorgesehen werden.
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Jedoch kann das Schließblech 18 auch einen anderen Beschnitt als in 2 dargestellt aufweisen.
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Ferner ist es möglich, beispielsweise ein durch Sicken verstärktes Schließblech 18 zu verwenden.
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Das nach unten offene Profil des Schalenelements 10 ist durch die obere Wand 13 nach oben geschlossen. Es erfährt jedoch im Bereich des Dämpferanbindungsabschnitts 17 eine Unterbrechung 25, um ein Einführen des Dämpfers 5 zwischen die Seitenwangen 11 und 12 zu ermöglichen.
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Die obere Wand 13 bildet zu der Unterbrechung 25 hin einen nach oben ausgestellten Kragen 26 aus. Dieser Kragen 26 vermeidet Spannungskonzentrationen an der Schnittkante der Unterbrechung 25.
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Ferner sind die oberen Enden der Seitenwangen 11 und 12 zumindest am Dämpferanbindungsabschnitt 17 nach außen gebogen, um jeweils einen Außenkragen 27 bzw. 28 zu bilden. Die Außenkragen 27 und 28 können sich bis in den Auslauf der oberen Enden in den radseitigen Endabschnitt 15 erstrecken. Sie schließen zudem an den nach oben ausgestellten Kragen 26 der oberen Wand 13 an. Dabei kann der nach oben ausgestellte Kragen 26 im Anschlussbereich der vorgenannten Außenkragen 27 und 28 über die Seitenwangen 11 und 12 im Bereich des Dämpferanbindungsabschnitts 17 als Zipfel nach außen hinaus ragen (vgl. 3 bis 5).
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Weiterhin kann der nach oben ausgestellte Kragen 26 der oberen Wand 13 eine wellenförmige Kante mit mindestens zwei in Richtung der Federabstützung weisenden Wellenbäuche 29 aufweisen.
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In der oberen Wand 13 können ein oder mehrere Funktionsöffnungen ausgebildet sein, beispielsweise um eine Federaufnahme am Federlenker 1 zu befestigen und gegen Verdrehen zu sichern. Solche Öffnungen bedeuten in der Regel eine Schwächung der Steifigkeit.
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Der erfindungsgemäße Federlenker 1 weist mindestens eine Öffnung auf, welche innerhalb einer Sicke angeordnet ist und entlang ihres Randes einen ausgestellten Kragen aufbildet.
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6 zeigt beispielhaft hierfür eine erste Öffnung 31 neben einer Ausnehmung 30 für eine Federaufnahme. Diese erste Öffnung 31 befindet sich in einer in etwa trapezförmigen ersten Eintiefung 32 der oberen Wand 13. Zudem ist der Rand der Öffnung 31 nach innen als Kragen 33 ausgestellt. Durch diese Modifikationen wird die durch die erste Öffnung 31 bewirkte Schwächung kompensiert. Die erste Öffnung 31 kann beispielsweise als Positionierloch für eine Federaufnahme einer Stahlfeder dienen.
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Auch die Ausnehmung 30 kann im Hinblick auf eine zusätzliche Versteifung der oberen Wand 13 mit einem nach innen ausgestellten Kragen 34 versehen sein.
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7 zeigt beispielhaft eine zweite Öffnung 35, die als Positionierloch für eine Luftfeder dienen kann. Auch die zweite Öffnung 35 befindet sich in einer zweiten Eintiefung 36 (Sicke) der oberen Wand 13. Zudem ist auch hier der Rand der Öffnung 35 nach innen als Kragen 37 ausgestellt. Im Unterschied zu der ersten Eintiefung 32 geht die zweite Eintiefung 36 in die Ausnehmung 30 über.
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8 veranschaulicht eine weitere Möglichkeit, Spannungskonzentrationen zu vermeiden. Hierzu sind Höhe h und/oder Breite des Profils des Schalenelements 10 zwischen dessen aufbauseitigem Endabschnitt 14 und radseitigem Endabschnitt 15 derart variiert sind, dass über die Lenkerlänge zwischen diesen Endabschnitten 14, 15 ein konstantes oder zumindest nahezu konstantes Widerstandsmoment gegen Biegung vorliegt. Durch Variation der Höhe und/oder Breite des Profils wird das Widerstandsmoment über die Lenkerlänge homogenisiert, um Spannungen zu reduzieren.
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Es ergibt sich somit ein Federlenker 1 mit einem unten liegenden Schließblech 18, das zwischen zwei Lasteinleitungspunkte hochgezogen sein kann. Steifigkeitsfördernd wirken sich zudem die funktionsintegrierten Sicken 32, 36 in Kombination mit den die entsprechenden Öffnungen 31, 35 umgebenden Kragen 33, 37 aus. Gleiches gilt für den kraftflussfreien Kragenverlauf 26, 27 und 28. Darüber hinaus ist der Federlenker 1 geometrisch auf ein konstantes oder nahezu konstantes Widerstandsmoment gegen Biegung eingestellt, um den Spannungsverlauf so harmonisch wie möglich zu gestalten.
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10 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Federlenkers 1, dessen Schalenelement 10 und Schließblech 18 wie oben erläutert ausgebildet sind. In die Ausnehmung 30 der oberen Wand 13 ist eine Federaufnahme 40 eingeklipst. Die Federaufnahme 40 weist einen Topfabschnitt 41 zur Abstützung einer Zylinderschraubenfeder auf. Der Topfabschnitt 41 stützt sich an einer Oberseite der oberen Wand 13 ab. An den Topfabschnitt 41 schließt bodenseitig ein Vorsprung 42 an, der sich durch die Ausnehmung 30 in das Profil des Schalenelements 10 hinein erstreckt. Dabei verrasten ein oder mehrere Hakenabschnitte 43, welche sich an dem Vorsprung 42 befinden, mit dem Kragen 34 der Ausnehmung 30, wodurch die Federaufnahme 40 an dem Schalenelement 10 festgelegt ist.
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Die Federaufnahme 40 weist einen zweiten Vorsprung 44 auf, der sich durch die erste Öffnung 31 in das Profil des Schalenelements 10 hinein erstreckt und der Positionierung der Federaufnahme 40 an dem Schalenelement 10 dient.
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Die Federaufnahme 40 kann beispielsweise als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet sein.
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Die Erfindung wurde vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen und weiteren Abwandlungen näher erläutert. Sie ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Insbesondere können im Kontext der Ausführungsbeispiele erläuterte Einzelmerkmale auch dann miteinander sowie mit bereits in den Ansprüchen angegebenen Merkmalskombinationen kombiniert werden, wenn dies nicht ausdrücklich beschrieben ist, solange dies technisch möglich ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Federlenker
- 2
- Radträger
- 3
- aufbauseitige Struktur
- 4
- Fahrzeugfeder
- 5
- Dämpfer
- 6
- Dämpferlager
- 7
- Lagerachse
- 10
- Schalenelement
- 11
- Seitenwange
- 12
- Seitenwange
- 13
- obere Wand
- 14
- aufbauseitiger Endabschnitt
- 15
- radseitiger Endabschnitt
- 16
- Federabstützabschnitt
- 17
- Dämpferanbindungsabschnitt
- 18
- Schließblech
- 19
- Öffnung
- 20
- Öffnung
- 21
- Endabschnitt des Schließblechs
- 22
- Leiste
- 23
- Leiste
- 24
- Sprosse
- 25
- Unterbrechung
- 26
- Kragen
- 27
- Außenkragen
- 28
- Außenkragen
- 29
- Wellenbauch
- 30
- Ausnehmung
- 31
- erste Öffnung
- 32
- erste Eintiefung (Sicke)
- 33
- Kragen
- 34
- Kragen
- 35
- zweite Öffnung
- 36
- zweite Eintiefung (Sicke)
- 37
- Kragen
- 40
- Federaufnahme
- 41
- Topfabschnitt
- 42
- Vorsprung
- 43
- Rasthaken
- 44
- weiterer Vorsprung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008013182 A1 [0002]
- DE 102008059916 B3 [0002]
- DE 102011000462 A1 [0002]
