DE102014213364B4

DE102014213364B4 - Radträger eines Fahrzeugs mit einer Klemmsitz-Verbindung

Info

Publication number: DE102014213364B4
Application number: DE102014213364.5A
Authority: DE
Inventors: Johannes Hasselbach; Marius WENK; Thomas Böschl; Florian Wölfle
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2014-07-09
Filing date: 2014-07-09
Publication date: 2021-05-12
Anticipated expiration: 2034-07-10
Also published as: US9878588B2; US20160009153A1; DE102014213364A1

Abstract

Radträger (1) eines Fahrzeugs mit einer Klemmsitz-Verbindung (2) zu einem Federbein (3), umfassend:
- eine Schraubverbindung (6) mit einer Schraube (7) zum Klemmen der Klemmsitz-Verbindung (2); und
- einen Hebel (10) mit einem Befestigungsabschnitt (11) und einem Auftreffabschnitt (12), wobei der Befestigungsabschnitt (11) unter einem Kopf (8) der Schraube (7) oder unter einer Mutter (9) der Schraubverbindung (6) befestigt ist, und wobei der Auftreffabschnitt (12) derart vom Befestigungsabschnitt (11) absteht, sodass bei einem Fahrzeug-Crash und der damit einhergehenden Deformation ein Teil des Fahrzeugs eine Kraft auf den Auftreffabschnitt (12) auswirkt, um die Schraubverbindung (6) zumindest teilweise zu lösen, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Befestigungsabschnitt (11) ausgebildet ist, um bei der Krafteinwirkung (14) auf den Hebel (10) zumindest teilweise unter dem Kopf (8) und/oder der Mutter (9) herauszubrechen.

Description

Vorliegende Erfindung betrifft einen Radträger eines Fahrzeuges mit einer Klemmsitz-Verbindung zu einem weiteren Bauteil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Das weitere Bauteil ist ein Federbein zur Verbindung des Radträgers mit der Karosserie des Fahrzeuges. Die Erfindung betrifft neben einer Vorrichtung mit einem Radträger eines Fahrzeuges mit einer Klemmsitz-Verbindung nach Anspruch 1 auch noch Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit einer Karosserie und zumindest einem Radträger nach Anspruch 9. Als Stand der Technik wird die gattungsbildende DE 10 2014 211 632 A1 sowie die DE 10 2012 204 032 A1 genannt.
Grundsätzlich ist angestrebt, ein Fahrzeug, beispielsweise einen Personenkraftwagen, auch für den Fall eines Unfalls, d.h., wenn das Fahrzeug auf ein Hindernis aufprallt (= „Crash“), möglichst sicher zu gestalten. Um das Verletzungsrisiko für die Fahrzeuginsassen im Fall eines solchen Aufpralls zu minimieren, sollen die in Fahrtrichtung betrachtet vor dem Fahrzeug Innenraum liegenden Fahrzeugteile, also der Fahrzeug-Vorderbau, durch diesen Aufprall möglichst nicht in den Fahrzeuginnenraum eindringen. Bezüglich der Vorderräder des Fahrzeugs ist beispielsweise eine Gestaltung der radführenden Lenker solchermaßen, dass das Rad bei einem so genannten Off-Set-Aufprall nach seitlich außen geschwenkt wird, bekannt, wobei hierfür gemäß der DE 195 42 496 C1 eine hintere Querlenkerstrebe energieabsorbierend längs verformbar, d.h. verkürzbar, ist.
Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, einen Radträger für ein Fahrzeug anzugeben, der bei kostengünstiger Herstellung und Montage eine sichere Funktion im Normalbetrieb des Fahrzeugs und auch bei einem Crash ermöglicht. Insbesondere soll eine vorteilhafte Maßnahme aufgezeigt werden, mit Hilfe derer ein Vorderrad eines Fahrzeuges bei einem Front-Crash oder ein Hinterrad eines Fahrzeuges bei einem Heck-Crash aus seiner Rad-Führung quasi teilweise entlassen werden kann, sodass sich das Rad in einer gewünschten Weise bewegen kann und die Insassen nicht gefährdet.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche haben weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zum Gegenstand.
Somit wird die Aufgabe gelöst durch einen Radträger eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges. Der Radträger weist eine Klemmsitz-Verbindung auf. Über diese Klemmsitz-Verbindung ist der Radträger mit einem weiteren Bauteil verbindbar. Dieses weitere Bauteil ist insbesondere ein Federbein oder dgl. Der Radträger umfasst eine Schraubverbindung mit einer Schraube zum Klemmen der Klemmsitz-Verbindung. Hierzu ist ein Loch vorgesehen, in dem die Schraube sitzt. Die Schraube wird entweder in ein Gewinde im Loch eingeschraubt oder es ist am Ende der Schraube eine Mutter oder dgl. vorgesehen. Durch Festziehen der Schraubverbindung kann über die Klemmsitz-Verbindung das weitere Bauteil, insbesondere das Federbein, eingeklemmt werden.
Des Weiteren ist ein Hebel vorgesehen. Der Hebel weist einen Befestigungsabschnitt und einen Auftreffabschnitt auf. Über den Befestigungsabschnitt ist der Hebel an der Klemmsitz-Verbindung befestigt. Dabei ist beispielsweise im Befestigungsabschnitt ein Durchgangsloch vorgesehen. Durch dieses Durchgangsloch ragt die Schraube der Schraubverbindung. Der Befestigungsabschnitt des Hebels wird damit unter dem Schraubenkopf oder der Mutter der Schraubverbindung eingeklemmt. Der Auftreffabschnitt steht vom Befestigungsabschnitt ab. Im Fall eines Crashs kommt es zur Deformation des Fahrzeugs. Der Auftreffabschnitt ist derart angeordnet, dass ein Bestandteil des sich deformierenden Fahrzeugs oder das Hindernis bzw. die Barriere auf den Auftreffabschnitt trifft und somit eine Kraft auf den Auftreffabschnitt auswirkt. Durch diese Krafteinwirkung wird zunächst die Schraube gelängt, bis es zu einem Brechen des Befestigungsabschnitts kommt. Sobald der Befestigungsabschnitt unter dem Schraubenkopf oder unter der Mutter herausbricht, verliert die Schraube annähernd ihre volle Vorspannkraft. Dadurch wird die Klemmsitz-Verbindung zumindest teilweise gelöst.
Aufgrund der gelösten Klemmsitz-Verbindung kann sich der Radträger gegenüber dem weiteren Bauteil, insbesondere dem Federbein, bewegen. Dadurch ist es möglich, dass das Rad, welches sich am Radträger befindet, während dem Crash eine gewünschte Bewegung ausführt. Insbesondere bei der Vorderachse besteht stets die Gefahr, dass das Rad, insbesondere die Felge oder die Bremsscheibe, hohe Intrusionen in der Karosserie hervorrufen, wenn das Rad zu weit innen auf den Schweller trifft. Im schlimmsten Fall dringt das Rad in den Boden oder Fußraum des Fahrzeugs ein. Bleibt die Verbindung zwischen Federbein und Radträger zu lange intakt, stellt sich dieses negative Radverhalten ein. Das Rad kann sich dann nicht nach außen ablösen, sondern wird in einer Kreisbahn um die obere Federbeinanbindung gefangen. Die Federstütze wird daran gehindert, sich nach innen zu verlagern, was sich zusätzlich negativ auswirkt. Mit dem erfindungsgemäßen Hebel wird sichergestellt, dass sich die Klemmsitz-Verbindung zwischen Radträger und Federbein löst. Dadurch kann der Radträger bzw. das Rad sich entsprechend nach außen bewegen, so dass keine oder nur eine geringe Überdeckung des Rades mit dem Schweller erfolgt.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass im Befestigungsabschnitt zumindest eine Materialverjüngung oder Materialaussparung ausgebildet ist. Diese Materialverjüngung oder Materialaussparung stellt eine entsprechende Sollbruchstelle im Befestigungsabschnitt des Hebels dar. Die Sollbruchstelle ermöglicht das gezielte Herausbrechen des Befestigungsabschnittes unter dem Schraubenkopf oder unter der Mutter beim Crash. Alternativ kann jedoch der Befestigungsabschnitt auch ohne einer definierten Sollbruchstelle derart labil ausgebildet werden, so dass er bei entsprechender Belastung während eines Crashs herausbricht.
In dem Befestigungsabschnitt des Hebels befindet sich vorteilhafterweise ein Befestigungsloch. Die Schraube der Schraubverbindung ragt durch dieses Befestigungsloch. Die Materialverjüngung oder Materialaussparung ist vorteilhafterweise so ausgebildet, dass sie bis zu dem Rand des Befestigungsloches reicht. Dadurch ist mit einfachen Mitteln eine ausreichende Sollbruchstelle im Befestigungsabschnitt möglich.
Besonders vorteilhaft wird die Materialaussparung als Längsschlitz oder als Nut im Befestigungsabschnitt ausgebildet. Solch ein Längsschlitz oder eine Nut ist einfach zu fertigen und ermöglicht auf sichere Weise das Herausbrechen des Befestigungsabschnittes.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die Materialverjüngung oder Materialaussparung zumindest teilweise unter dem Kopf oder unter der Mutter verläuft. Selbstverständlich kann unter dem Kopf oder unter der Mutter auch noch eine Beilagscheibe oder Ähnliches angeordnet werden. Wenn, wie hier bevorzugt vorgesehen, die Materialverjüngung oder Materialaussparung auch unter dem Kopf oder unter der Mutter angeordnet ist, so kann sehr gut sichergestellt werden, dass auch der Bestandteil des Befestigungsabschnittes, welcher sich unter dem Kopf oder unter der Mutter befindet, mit herausbricht.
Der Auftreffabschnitt weist vorteilhafterweise zum Befestigungsabschnitt einen Winkel von kleiner 90° auf. Der Hebel ist dadurch V-förmig gestaltet. Dadurch ist eine platzsparende Anordnung des Hebels möglich. Des Weiteren kann so der Auftreffabschnitt derart platziert werden, dass er beispielsweise von einer sich deformierenden Felge oder von der Bremsscheibe getroffen wird, wenn das Fahrzeug beim Crash deformiert wird. Insbesondere ist hierzu vorgesehen, dass ein Ende des Auftreffabschnitts und der Übergang des Befestigungsabschnitts in den Auftreffabschnitt auf gegenüberliegenden Seiten der Längsachse der Schraube liegen. Die Klemmsitz-Verbindung ist vorteilhafterweise als Schelle ausgebildet. Diese Schelle ist integraler Bestandteil des Radträgers. Die Schelle weist üblicherweise einen Schlitz auf. Dieser Schlitzt unterteilt das Loch der Klemmsitz-Verbindung, in dem die Schraube sitzt, in einen ersten Abschnitt und in einen zweiten Abschnitt. Beim Anziehen der Schraubverbindung verkürzt sich die Breite des Schlitzes, wodurch es zum Klemmen der Klemmsitz-Verbindung kommt.
Die Erfindung umfasst vorteilhafterweise ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug mit einer Karosserie und zumindest einem soeben beschriebenen Radträger. Das Bauteil, welches in der Klemmsitz-Verbindung befestigt ist, verbindet den Radträger mit der Karosserie. Dementsprechend ist das Bauteil vorteilhafterweise als Federbein oder dgl. ausgebildet.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:

1 einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Radträgers gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2 ein schematisch vereinfachtes Detail des Hebels, und
3 den erfindungsgemäßen Radträger während einem Crash.

Im Folgenden wird anhand der 1 bis 3 ein Radträger 1 eines PKW gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt. Der Radträger 1 dient in erster Linie zur drehbeweglichen Aufnahme eines Rades des Fahrzeuges. Dabei kann der Radträger 1 auch als Schwenklager ausgebildet sein. Das Schwenklager vereint den herkömmlichen Radträger mit einem Lenker.
1 zeigt beispielhaft einen vorderen linken Radträger. Der Radträger 1 umfasst eine Klemmsitz-Verbindung 2. In dieser Klemmsitz-Verbindung 2 steckt ein weiteres Bauteil Das weitere Bauteil ist hier als Federbein 3 ausgebildet. Das Federbein 3 verbindet den Radträger 1 mit einer nicht dargestellten Karosserie des Fahrzeugs.
Die Klemmsitz-Verbindung 2 umfasst eine integral im Radträger 1 ausgebildete Schelle 4. Die Schelle 4 bildet einen Schlitz 5. Der Schlitz 5 wiederum unterteilt die Klemmsitz-Verbindung 2 in einen ersten Abschnitt 16 und in einen zweiten Abschnitt 17.
In den beiden Abschnitten 16, 17 ist ein Loch ausgebildet. In diesem Loch sitzt eine Schraube 7 einer Schraubverbindung 6. Die Schraube 7 weist einen Kopf 8 auf. Auf der dem Kopf 8 gegenüberliegenden Seite ist eine Mutter 9 auf die Schraube 7 aufgeschraubt. Durch Anziehen der Schraubverbindung 6 verringert sich die Breite des Schlitzes 5, wodurch es zum Einklemmen des weiteren Bauteils kommt.
Mit der Schraubverbindung 6 ist des Weiteren ein Hebel 10 an der Klemmsitz-Verbindung 2 befestigt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Hebel 10 an der Mutter 9 befestigt. Genauso könnte jedoch der Hebel 10 auch unter dem Kopf 8 der Schraube 7 eingeklemmt werden.
Der Hebel 10 unterteilt sich in einen Befestigungsabschnitt 11 und in einen Auftreffabschnitt 12. Der Befestigungsabschnitt 11 weist ein Befestigungsloch 19 (s. 2) auf. Durch dieses Befestigungsloch 19 ragt die Schraube 7. Demgemäß befindet sich der Befestigungsabschnitt 11 im Wesentlichen unter der Mutter 9.
In den 1 und 3 ist eine Fahrtrichtung 13 des Fahrzeugs eingezeichnet. Die 3 zeigt einen beispielhaften Crash, bei dem das Fahrzeug gegen eine Barriere 23 fährt. Die dargestellte Barriere 23 muss nicht direkt auf das Rad 22 treffen. Vielmehr kann auch die Karosserie auf die Barriere 23 treffen, wodurch sich der Vorderbau der Karosserie verformt und infolgedessen es auch zur Verformung des Rades 22 kommt. Entscheidend ist, dass man anhand der 3 erkennt, dass während des Crashs sich durch die Deformation des Fahrzeugs ein Bestandteil des Fahrzeugs gegen den Auftreffabschnitt 12 des Hebels 10 bewegt. Dadurch kommt es zu der in 1 eingezeichneten Krafteinwirkung 14 auf den Auftreffabschnitt 12 des Hebels 10.
Die beiden Pfeile 15 in 1 verdeutlichen den Effekt der Krafteinwirkung 14 auf den Hebel 10. Gemäß diesen beiden Pfeilen 15 bewirkt die Krafteinwirkung 14 auf den Hebel 10 zunächst ein Längen der Schraube 7 entlang ihrer Längsachse 20 und daraufhin ein Herausbrechen des Befestigungsabschnittes 11 unter der Mutter 9. Sowohl das Längen der Schraube 7, als auch das Herausbrechen des Befestigungsabschnittes 11 haben einen Verlust an Vorspannkraft der Schraube 7 zur Folge. Dadurch löst sich die Klemmsitz-Verbindung 2.
Gemäß 1 geht der Befestigungsabschnitt 11 an einen Übergang 21 in den restlichen Hebel 10, insbesondere in den Auftreffabschnitt 12 über. Das äußere Ende des Auftreffabschnitts 12 und dieser Übergang 21 liegen an zwei gegenüberliegenden Seiten der Längsachse 20 der Schraube 7. Hierzu weisen der Befestigungsabschnitt 11 und der Auftreffabschnitt 12 vorteilhafterweise den Winkel α zueinander auf. Der Winkel α beträgt kleiner 90°.
2 zeigt in einem schematisch vereinfachten Detail lediglich den Befestigungsabschnitt 11 des Hebels 10 mit dem Befestigungsloch 19. Rein schematisch sind in dieser Darstellung mit den gestrichelten Linien Materialaussparungen 18 dargestellt. Diese Materialaussparungen 18 können auch als Materialverjüngungen ausgebildet sein. Entscheidend ist, dass hier in bevorzugter Ausführung mit zumindest einer Materialaussparung 18 oder einer Materialverjüngung zumindest eine Sollbruchstelle gebildet ist, so dass ein Herausbrechen des Befestigungsabschnittes gewährleistet wird. Dabei kann eine oder mehrere Sollbruchstellen ausgebildet werden. Insbesondere wird die Sollbruchstelle als zumindest ein Längsschlitz oder eine Nut im Befestigungsabschnitt 11 ausgebildet.
Bezugszeichenliste

1: Radträger, insbesondere Schwenklager
2: Klemmsitz-Verbindung
3: Federbein
4: Schelle
5: Schlitz
6: Schraubverbindung
7: Schraube
8: Kopf
9: Mutter
10: Hebel
11: Befestigungsabschnitt
12: Auftreffabschnitt
13: Fahrtrichtung
14: Krafteinwirkung
15: Pfeile
16: erster Abschnitt
17: zweiter Abschnitt
18: Materialaussparung, insbesondere Längsschlitz
19: Befestigungsloch
20: Längsachse
21: Übergang
22: Rad
23: Barriere/Karosserie
α: Winkel

Claims

Radträger (1) eines Fahrzeugs mit einer Klemmsitz-Verbindung (2) zu einem Federbein (3), umfassend: - eine Schraubverbindung (6) mit einer Schraube (7) zum Klemmen der Klemmsitz-Verbindung (2); und - einen Hebel (10) mit einem Befestigungsabschnitt (11) und einem Auftreffabschnitt (12), wobei der Befestigungsabschnitt (11) unter einem Kopf (8) der Schraube (7) oder unter einer Mutter (9) der Schraubverbindung (6) befestigt ist, und wobei der Auftreffabschnitt (12) derart vom Befestigungsabschnitt (11) absteht, sodass bei einem Fahrzeug-Crash und der damit einhergehenden Deformation ein Teil des Fahrzeugs eine Kraft auf den Auftreffabschnitt (12) auswirkt, um die Schraubverbindung (6) zumindest teilweise zu lösen, dadurch gekennzeichnet, dass - der Befestigungsabschnitt (11) ausgebildet ist, um bei der Krafteinwirkung (14) auf den Hebel (10) zumindest teilweise unter dem Kopf (8) und/oder der Mutter (9) herauszubrechen.
Radträger (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Befestigungsabschnitt (11) zum Ermöglichen des Herausbrechens zumindest eine Materialverjüngung oder Materialaussparung (18) ausgebildet ist.
Radträger (1) Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Befestigungsloch (19) im Befestigungsabschnitt (11), wobei die Schraube (7) in dem Befestigungsloch (19) steckt und die Materialverjüngung oder Materialaussparung (18) bis an den Rand des Befestigungslochs (19) ausgebildet ist.
Radträger (1) nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Materialaussparung (18) als Längsschlitz oder als Nut im Befestigungsabschnitt (11) ausgebildet ist.
Radträger (1) nach Anspruch 2, 3 oder 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Materialverjüngung oder Materialaussparung (18) zumindest teilweise unter dem Kopf (8) und/oder unter der Mutter (9) verläuft.
Radträger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auftreffabschnitt (12) zum Befestigungsabschnitt (11) mit einem Winkel (α) von kleiner 90° geneigt ist.
Radträger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende des Auftreffabschnitts (12) und der Übergang (21) des Befestigungsabschnitts (11) in den Auftreffabschnitt (12) auf gegenüberliegen Seiten der Längsachse (20) der Schraube (7) liegen.
Radträger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmsitz-Verbindung (2) als Schelle (4) im Radträger (1) ausgebildet ist, wobei ein Schlitz (5) der Schelle (4) die Klemmsitz-Verbindung (2) in einen ersten Abschnitt (16) und in einen zweiten Abschnitt (17) unterteilt.
Fahrzeuge mit einer Karosserie und zumindest einem Radträger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das in der Klemmsitz-Verbindung (2) befestigte Bauteil, ausgebildet als Federbein (3), den Radträger (1) mit der Karosserie verbindet.