DE102014213098A1

DE102014213098A1 - Federträgerarm

Info

Publication number: DE102014213098A1
Application number: DE102014213098.0A
Authority: DE
Inventors: Manuel Bauer; Paul Lenz
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2014-07-07
Filing date: 2014-07-07
Publication date: 2016-01-07
Also published as: US9868329B2; CN106573518A; US20170120707A1; WO2016005125A1; KR20170026617A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Federträgerarm eines Federträgers einer Kraftfahrzeugachse, insbesondere einer Portalachse, mit einem Längsabschnitt 1 und einem an dem einen Ende des Längsabschnitts 1 anschließenden, einen Flansch 8 aufweisenden Flanschabschnitt 2. Dabei weist der Längsabschnitt 1 mindestens eine Befestigungsstelle für die Anbringung an einem Stoßdämpfer und/oder an einer Federung auf. Zumindest der Längsabschnitt 1 des Federträgerarms besteht aus einer Unterschale 4 und einer Oberschale 3 aus einem metallischen Werkstoff oder einem Kunststoff mit oder ohne Faserverstärkung, deren Schalenränder 6, 7 entlang der neutralen Biegefaser 5 des Federträgerarms verlaufen, wobei Unterschale 4 und Oberschale 3 entlang der neutralen Biegefaser 5 des Federträgerarms stoffschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Federträgerarm eines Federträgers einer Kraftfahrzeugachse, insbesondere einer Portalachse, mit einem Längsabschnitt und einem an dem einen Ende des Längsabschnitts anschließenden, einen Flansch aufweisenden Flanschabschnitt, wobei der Längsabschnitt mindestens eine Befestigungsstelle für die Anbringung an einem Stoßdämpfer und/oder an einer Federung aufweist.
Federträgerarme von Federträgern kommen in Kraftfahrzeugachsen zur Anwendung, um eine Anbindung der Kraftfahrzeugachse an das Kraftfahrzeug vorzunehmen. Insbesondere bei Kraftfahrzeugachsen von Bussen weist der Federträger hierbei zwei Federträgerarme auf, über welche in Fahrzeuglängsrichtung vor und hinter den Rädern der Kraftfahrzeugachse eine Anbindung an die dort positionierten Stoßdämpfer und Luftfedern vorgenommen wird. Der jeweilige Federträger kann sich hierbei aus einzelnen Federträgerarmen zusammensetzen, die an ein dazwischenliegendes Gehäuse, beispielsweise ein Portalgehäuse oder ein Achsgehäuse angreifen.
Bei derartigen Federträgerarmen ist es bekannt diese als Gussteile auszubilden. Diese Gussteile haben den Nachteil, dass sie aus form- und kerntechnischen Gründen ein großes Gewicht aufweisen und damit große ungefederte Massen des Kraftfahrzeugs bilden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher einen Federträgerarm der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei hoher Belastbarkeit ein geringes Gewicht aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest der Längsabschnitt des Federträgerarms aus einer Unterschale und einer Oberschale aus einem metallischen Werkstoff oder einem Kunststoff mit oder ohne Faserverstärkung besteht, deren Schalenränder entlang der neutralen Biegefaser des Federträgerarms verlaufen, wobei Unterschale und Oberschale entlang der neutralen Biegefaser des Federträgerarms stoffschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind.
Diese Ausbildung ermöglicht es den Federträgerarm unabhängig von gießtechnischen Bedingungen im Wesentlichen nur nach Stabilitätskriterien zu gestalten, so dass sein Gewicht deutlich reduzierbar ist.
Damit reduzieren sich aber auch die ungefederten Massen des Kraftfahrzeugs. Der Aufwand zur Herstellung des Federträgerarms ist wesentlich geringer als beim Stand der Technik, so daß sich auch die Herstellungskosten und der Arbeits- und Geräteaufwand reduziert.
Dadurch, dass die Oberschale und die Unterschale entlang der neutralen Biegefaser des Federträgerarms miteinander verschweißt sind, in der die Spannungen bei einer Belastung des Federträgerarms am geringsten sind, wird die empfindliche Schweißverbindung dieser beiden Teile besonders gering belastet. Auch dies trägt zu einem Aufbau des Federträgerarms geringen Gewichts bei.
Zu einer Reduzierung der Herstellungskosten und des Arbeits- und Geräteaufwands führt es, wenn der Flanschabschnitt und der Längsabschnitt stoffschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind.
Weist dabei der Flanschabschnitt einen Anschlussstutzen auf, der in einem Abstand zum Flansch des Flanschabschnitts mit dem Längsabschnitt verschweißt ist, wobei Anschlussstutzen und Längsabschnitt in ihrem Verschweißungsbereich gleiche Querschnitte aufweisen, so befindet sich die Schweißstelle weit vom spannungskritischen Bereich des Übergangs von dem Anschlussstutzen zum Flansch und wird nicht der an diesem Übergangsbereich auftretenden hohen Belastung ausgesetzt.
Der dem Flanschabschnitt entgegengesetzte Endbereich des Längsabschnitts kann einen zu dem von dem Flanschabschnitt aus verlaufendem Teil des Längsabschnitts abgewinkelt verlaufenden Querabschnitt bilden.
Die Unterseite der Unterschale kann von dem Flanschabschnitt aus zudem dem Flanschabschnitt entfernten Ende hin eine Neigung nach unten aufweisen.
Weist dabei die Unterschale an ihrem dem Flanschabschnitt entfernten Endbereich eine durchgehende nach unten gerichtete Öffnung auf, so wird dadurch ein natürlicher Wasserablauf aus dem Inneren des Federträgerarms ermöglicht. Gleichzeitig ergibt sich dabei eine Reduzierung des Gewichts des Federträgerarms.
Um eine genau ausgerichtete Befestigungsstelle ohne ein Erfordernis einer Bearbeitung für einen Stoßdämpfer und oder eine Federung zu erhalten, können die Befestigungsstellen für die Anbringung eines Stoßdämpfers und/oder einer Federung Federauflagen sind, die in entsprechende Öffnungen an der Oberseite der Oberschale eingesetzt sein.
Ohne wesentlichen Montageaufwand sind dabei vorzugsweise eine oder beide Federauflagen mit Presspassung in die Öffnungen der Oberschale eingesetzt.
Wenn eine höhere Sicherheit der Verbindung der Federauflagen mit der Oberschale erforderlich ist, können auch eine oder beide Federauflagen mit der Oberschale stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden sein.
Zur Befestigung der Federung, insbesondere einer Luftfederung ist es seither bekannt, die Luftfeder über eine Schraube von unten her über eine Durchgangsbohrung mit dem Federträger zu verschrauben. Auf eine die Stabilität des Federträgerarms beeinträchtigende Durchgangsbohrung in der Unterschale für das Anschrauben der Luftfeder kann verzichtet werden, wenn die Befestigungsstelle für die Anbringung eines Stoßdämpfers und/oder einer Federung eine an der Oberseite der Oberschale oder an der Federauflage ausgebildete Gewindebohrung aufweist.
Sind die Oberschale und/oder die Unterschale Umformteile aus Stahl, so weisen sie bei geringstmöglichem Gewicht eine hohe Festigkeit auf. Die Umformradien können dabei so variabel ausgeführt sein, daß die Spannung bei Belastung optimal verteilt wird.
Ebenfalls zu einer hohen Festigkeit bei geringem Gewicht führt es, wenn der Flanschabschnitt ein Schmiedeteil ist.
Besteht der Flanschabschnitt und/oder der Längsabschnitt aus einem Feinkornstahl wird eine hohe Festigkeit bei noch guter Schweißbarkeit der Teile erreicht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
1 eine Perspektivdarstellung eines Federträgerarms
2 eine Frontansicht des Federträgerarms nach 1
3 eine Rückansicht des Federträgerarms nach 1
4 eine Schnittdarstellung eines Querabschnitts des Federträgerarms nach 1.
Der dargestellte Federträgerarm eines Federträgers einer Kraftfahrzeugachse besteht aus einem Längsabschnitt 1 und einem Flanschabschnitt 2, wobei der Längsabschnitt aus einer Oberschale 3 und einer Unterschale 4 zusammengesetzt ist.
Oberschale 3 und Unterschale 4 sind als Umformteile aus metallischen Werkstoff oder einem Kunststoff mit oder ohne Faserverstärkung ausgebildet und weisen U-artige Querschnitte auf, die an dem Ende, an das sich der Flanschabschnitt 2 anschließt, etwa ihren größten Querschnitt aufweisen. Zu dem, dem Flanschabschnitt 2 entgegengesetzten Ende, hin verringern sich die Querschnitte von Oberschale 3 und Unterschale 4.
An den freien Schalenrändern 6, 7 der „U’s“ sind Oberschale 3 und Unterschale 4 miteinander verschweißt. Diese Schweißung erstreckt sich entlang der neutralen Biegefaser 5 des Federträgerarms. Die Oberschale und die Unterschale können aber auch geklebt oder auf eine sonstige dem Fachmann bekannte Weise stoffschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden sein.
Der als Schmiedeteil hergestellte Flanschabschnitt 2 besteht aus einem Flansch 8 und einem Anschlussstutzen 9. Das freie Ende des Anschlussstutzens 9 ist mit dem gleichen Querschnitt aufweisenden Ende großen Querschnitts des Federträgerarms entlang einer Schnittstelle 10 verschweißt. Diese können aber auch geklebt oder auf eine sonstige dem Fachmann bekannte Weise stoffschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden sein.
Der dem Flanschabschnitt 2 entgegengesetzte Endbereich des Längsabschnitts 1 bildet einen zu dem von dem Flanschabschnitt 2 aus verlaufenden Teil des Längsabschnitts 1 abgewinkelt verlaufenden Querabschnitt 11.
An der Knickstelle zum Querabschnitt 11 sowie am freien Endbereich des Querabschnitts 11 weist die Oberschale 3 jeweils eine kreisförmige Öffnung 12 und 13 auf. In die Öffnungen 12 und 13 sind jeweils Federauflagen 14 und 15 ebenfalls kreisförmigen Querschnitts mit Presspassung eingesetzt.
Die Federauflagen 14 und 15 sind stufig ausgebildet und mit ihrer kleinen Stufe in die Öffnung 12 bzw. 13 eingesetzt.
Die zur Auflage einer Luftfeder vorgesehene Federauflage 14 besitzt eine Zentrische Gewindebohrung 16, an der die Luftfeder über einen Gewindebolzen befestigbar ist.
Die Federauflage 15 ist zur Auflage eines Stoßdämpfers vorgesehen.
In ihrer Einbaulage weist die Unterseite der Unterschale 4 vom Flanschabschnitt 2 aus zu dem, dem Flanschabschnitt 2 entfernten Ende hin, eine Neigung nach unten auf.
Weiterhin besitzt die Unterschale 4 an ihrem dem Flanschabschnitt 2 entfernten Endbereich eine als Aussparung ausgebildete, nach unten gerichtete Öffnung 17 auf.
Durch die Neigung der Unterschale 4 kann in das Innere des Federträgerarms eingedrungene Flüssigkeit wie z.B. von der Straße aufgespritztes Wasser zur Öffnung 17 hin fließen und durch diese nach außen ablaufen.
Der rechteckig ausgebildete Flansch 8 weist an seinen Eckbereichen Durchgangsbohrungen 18 für eine Schraubbefestigung auf. Bei dem geschmiedeten Flanschabschnitt 2 können die, die Durchgangsbohrungen 18 umgebenden Schraubenauflagen 19, mit einer derartigen Qualität erzeugt werden, dass keine weitere Bearbeitung erforderlich ist.
Bezugszeichenliste

1: Längsabschnitt
2: Flanschabschnitt
3: Oberschale
4: Unterschale
5: neutrale Biegefaser
6: Schalenrand
7: Schalenrand
8: Flansch
9: Anschlussstutzen
10: Schnittstelle
11: Querabschnitt
12: Öffnung
13: Öffnung
14: Federauflage
15: Federauflage
16: Gewindebohrung
17: Öffnung
18: Durchgangsbohrungen
19: Schraubenauflagen

Claims

Federträgerarm eines Federträgers einer Kraftfahrzeugachse, insbesondere einer Portalachse, mit einem Längsabschnitt (1) und einem an dem einen Ende des Längsabschnitts (1) anschließenden, einen Flansch (8) aufweisenden Flanschabschnitt (2), wobei der Längsabschnitt (1) mindestens eine Befestigungsstelle für die Anbringung an einem Stoßdämpfer und/oder an einer Federung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Längsabschnitt (1) des Federträgerarms aus einer Unterschale (4) und einer Oberschale (3) aus einem Metallischen Werkstoff oder einem Kunststoff mit oder ohne Faserverstärkung besteht, deren Schalenränder (6, 7) entlang der neutralen Biegefaser (5) des Federträgerarms verlaufen, wobei Unterschale (4) und Oberschale (3) entlang der neutralen Biegefaser (5) des Federträgerarms miteinander stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden sind.
Federträgerarm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschabschnitt (2) mit dem Längsabschnitt (1) stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden ist.
Federträgerarm nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschabschnitt (2) einen Anschlussstutzen (9) aufweist, der in einem Abstand zum Flansch (8) des Flanschabschnitts (2) mit dem Längsabschnitt (1) stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden ist, wobei Anschlussstutzen (9) und Längsabschnitt (1) in ihrem Verbindungsbereich gleiche Querschnitte aufweisen.
Federträgerarm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Flanschabschnitt (2) entgegengesetzte Endbereich des Längsabschnitts (1) einen zu dem von dem Flanschabschnitt (2) aus verlaufenden Teil des Längsabschnitts (1) abgewinkelt verlaufenden Querabschnitt (11) bildet.
Federträgerarm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite der Unterschale (4) von dem Flanschabschnitt (1) aus zu dem, dem Flanschabschnitt (1) entfernten Ende hin, eine Neigung nach unten aufweist.
Federträgerarm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterschale (4) an ihrem dem Flanschabschnitt (2) entfernten Endbereich eine durchgehende nach unten gerichtete Öffnung (17) aufweist.
Federträgerarm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Befestigungsstellen für die Anbringung eines Stoßdämpfers und/oder einer Federung Federauflagen (14, 15) sind, die in entsprechende Öffnungen (12, 13) an der Oberseite der Oberschale (3) eingesetzt sind.
Federträgerarm nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder beide Federauflagen (14, 15) mit Presspassung in die Öffnungen (12, 13) der Oberschale (3) eingesetzt.
Federträgerarm nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder beide Federauflagen (14, 15) mit der Oberschale (3) stoffschlüssig verbunden sind.
Federträgerarm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsstelle für die Anbringung eines Stoßdämpfers und/oder einer Federung eine an der Oberseite der Oberschale (3) oder an der Federauflage (14, 15) ausgebildete Gewindebohrung (16) aufweist.
Federträgerarm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberschale (3) und/oder die Unterschale (4) aus einem metallischen Werkstoff oder einem Kunststoff mit oder ohne Faserverstärkung mittels einer Umformung ausgeführt sind.
Federträgerarm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschabschnitt (2) ein Schmiedeteil aus einem Metall oder ein aus einem Verbundwerkstoff mit Metalleinlagen oder aus einem Kunststoff mit oder ohne Faserverstärkung geformtes Bauteil ist.
Federträgerarm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschabschnitt (2) und/oder der Längsabschnitt (1) aus einem metallischen Werkstoff insbesondere aus einem Feinkornstahl, oder aus einem Kunststoff mit oder ohne Faserverstärkung besteht.