DE102015011707B4

DE102015011707B4 - Radaufhängungsbauteil für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102015011707B4
Application number: DE102015011707.6A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Schindler; Guido Fessel
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2015-09-05
Filing date: 2015-09-05
Publication date: 2020-07-16
Anticipated expiration: 2035-09-06
Also published as: DE102015011707A1

Abstract

Radaufhängungsbauteil (10) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Radaufhängungsbauteil (10) U-förmig geformt ist und einen rohrförmigen Torsionsstab (12) sowie zwei an dessen axialen Enden angeordnete Schenkel (14) umfasst, wobei der Torsionsstab (12) aus einem Faserverbundwerkstoff und die beiden Schenkel (14) aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet sind, wobei die Schenkel(14) jeweils einen Befestigungsabschnitt (14-1) aufweisen, in dem die Schenkel (14) mit dem jeweiligen axialen Ende des Torsionsstabes (12) fest verbunden sind, und wobei die beiden Schenkel (14) über eine im Innern des Torsionsstabes (12) angeordnete Verspanneinrichtung (16) vorgespannt miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (14) im Bereich des Befestigungsabschnitts (14-1) jeweils eine Sollbruchstelle (18) aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Radaufhängungsbauteil für ein Kraftfahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.
Im Wesentlichen U-förmig ausgebildete Radaufhängungsbauteile mit einem aus einem Faserverbundwerkstoff ausgebildeten Torsionsstab sowie aus metallischen Werkstoffen ausgebildete, mit dem Torsionsstab stoff- und/oder formschlüssig verbundene Schenkel, sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Lediglich beispielhaft wird auf die Druckschriften DE 39 10 641 A1 , DE 10 2010 036 949 A1 und EP 2 340 950 A1 verwiesen.
Die WO 2011/033213 A1 offenbart ein Torsionsprofil einer Verbundlenkerachse, an dessen axialem Ende jeweils Einsätze und daran anschließende Endabschnitte angeordnet sind. Die Endabschnitte sind dabei so ausgebildet, um mit zwei Längsarmen der Achse verbunden zu werden. Als zusätzliche mechanische Sicherung sind im Innern des Torsionsprofils Stahlseile angeordnet, mittels derer die Einsätze miteinander verbunden sind. Als nachteilig erweist sich, dass in einem Schadensfall und einem bevorstehenden Verlust der Radführung eine Detektion durch den Fahrer nicht immer gegeben ist. Gibt es keine äußerlichen Anzeichen, wie z.B. sichtbare Schiefstellung des Rades, besteht die Gefahr, dass der Fahrer evtl. weiterfährt, was bei einem anschließenden kritischen Fahrmanöver zu einem kompletten Verlust der Radführung führen kann.
Die nachveröffentlichte DE 10 2014 011 860 A1 offenbart einen Vierpunktlenker zur Anbindung einer Fahrzeugstarrachse an einen Fahrzeugrahmen eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, mit vier durch einen Zentralbereich fest miteinander verbundenen und sich von dem Zentralbereich wegerstreckenden Lenkerarmen, von denen zwei erste Lenkerarme an dem Fahrzeugrahmen und zwei zweite Lenkerarme an der Fahrzeugachse anlenkbar sind. Der Lenker zeichnet sich dadurch aus, dass am Zentralbereich eine Sollversagungsstelle vorgesehen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Radaufhängungsbauteil für ein Kraftfahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass im Missbrauchsfall eine eingeschränkte Funktionalität des Radaufhängungsbauteils gewährleistet ist und ein Schadensfall des Radaufhängungsbauteils für den Fahrer des Kraftfahrzeugs einfach zu detektieren ist.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dar.
In bekannter Art und Weise ist das Radaufhängungsbauteil für ein Kraftfahrzeug im Wesentlichen U-förmig ausgebildet und umfasst einen rohrförmigen Torsionsstab sowie zwei an dessen axialen Enden angeordnete Schenkel. Die Schenkel weisen jeweils einen Befestigungsabschnitt auf, in dessen Bereich die Schenkel drehfest mit dem jeweiligen axialen Ende des Torsionsstabs verbunden sind. Während der Torsionsstab aus einem Faserverbundwerkstoff besteht, sind die Schenkel aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet. Zudem sind die Schenkel über eine im Innern des rohrförmigen Torsionsstabs angeordnete Verspanneinrichtung vorgespannt miteinander verbunden.
Erfindungsgemäß weisen die Schenkel im Bereich des Befestigungsabschnitts jeweils eine Sollbruchstelle auf. Die Sollbruchstelle ist dabei derart ausgebildet und/oder dimensioniert, dass bei Überschreiten einer vorgegebenen Missbrauchslast, z.B. hervorgerufen durch ein zu forsches Überfahren einer Bordsteinkante, die feste Verbindung zwischen Befestigungsabschnitt und Torsionsstab gezielt versagt.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung hat den Effekt, dass im Schadensfall, d.h. bei Überschreiten einer vorgegebenen Missbrauchslast, der betroffene Schenkel relativ zum Torsionsstab eine Drehbewegung ausführt. Da der rohrförmige, aus einem Faserverbundwerkstoff ausgebildete Torsionsstab wie ein Resonanzkörper wirkt, werden die dabei zwischen Torsionsstab und Schenkel auftretenden Reibgeräusche verstärkt und sind für den Fahrer eindeutig hörbar und damit leicht detektierbar. Nachdem im Schadensfall die beiden Schenkel über die im Innern des Torsionsstabes angeordnete Verspanneinrichtung in axialer Richtung nach wie vor vorgespannt gehalten sind, ist die Radführung weiterhin gewährleistet. D.h. eine eingeschränkte Funktionalität des Radaufhängungsbauteils und damit eine Weiterfahrt ist noch möglich, so dass der Fahrer in der Lage ist, selbstständig eine Werkstatt anzufahren.
Vorzugsweise ist dabei die Sollbruchstelle im Befestigungsabschnitt in Form einer Kerbstelle ausgebildet.
Alternativ ist es möglich, die Sollbruchstelle im Befestigungsabschnitt in Form einer Materialverdünnung auszubilden.
Bevorzugt ist die Verspanneinrichtung in Form eines Seiles ausgebildet. Die Ausbildung der Verspanneinrichtung in Form eines Seiles ermöglicht in vorteilhafter Weise eine besonders leichtbauende Konstruktion des erfindungsgemäßen Radaufhängungsbauteils.
Um eine geringes Bauteilgewicht bei hoher Zugfestigkeit zu gewährleisten, ist das Seil vorzugsweise aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK-Seil, ohne Matrix) ausgebildet.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Verspanneinrichtung in Form eines Metallstabes oder eines Stabes aus einem Faserverbundwerkstoff ausgebildet. Die Ausbildung der Verspanneinrichtung in Form eines Stabes hat den Vorteil, dass neben Zug- auch Druckbeanspruchungen von der Verspanneinrichtung mitgetragen werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel.
In der Zeichnung bedeutet:

1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Radaufhängungsbauteils, und
2 eine vergrößerte Darstellung des Befestigungsabschnitts des Radaufhängungsbauteils aus 1.

1 zeigt ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnetes Radaufhängungsbauteil für ein Kraftfahrzeug. Bei dem Radaufhängungsbauteil 10 handelt es sich vorliegend um eine Verbundlenkerachse, von der - wie 1 zeigt - lediglich der linke äußere Bereich dargestellt ist. Der nicht dargestellte rechte äußere Bereich ist entsprechend ausgebildet.
Die Verbundlenkerachse 10 weist einen rohrförmigen Torsionsstab 12 und einen am Torsionsstab 12 befestigten Schenkel 14 auf. Während der Torsionsstab 12 aus einem Faserverbundwerkstoff ausgebildet ist, ist der Schenkel 14 aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet.
Wie insbesondere 2 zu entnehmen ist, weist der dargestellte Schenkel 14 einen Befestigungsabschnitt 14-1 auf, über den der Schenkel 14 mit dem Torsionsstab 12 drehfest verbunden ist. Die Verbindung zwischen Befestigungsabschnitt 14-1 des Schenkels 14 mit dem Torsionsstab 12 kann z.B. mittels einer Verklebung stoffschlüssig und/oder kraft-oder formschlüssig ausgebildet sein.
Zudem sind der dargestellte Schenkel 14 sowie der gegenüberliegende - hier nicht dargestellte Schenkel - über ein im Innern des rohrförmigen Torsionsstabes 12 angeordnetes Seil 16 in axialer Richtung a vorgespannt miteinander verbunden, vgl. 1.
Wie 1 und insbesondere 2 weiterhin zu entnehmen ist, weist der Schenkel 14 entlang des Befestigungsabschnitts 14-1 eine in Form einer Materialverdünnung ausgebildete Sollbruchstelle 18 auf. Die Sollbruchstelle 18 ist dabei derart ausgebildet, dass im Missbrauchsfall, d.h. bei Überschreiten einer vorgegebenen Missbrauchslast, die Sollbruchstelle 18 gezielt versagt und in Folge dessen der Schenkel 14 relativ zum Torsionsstab 12 drehbar ist.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Verbundlenkerachse 10 erweist sich als besonders vorteilhaft, da die im Schadensfall durch die Drehbewegung zwischen Schenkel 14 und Torsionsstab 12 entstehenden Schleif- bzw. Reibgeräusche über den als Resonanzkörper wirkenden Torsionsstab 12 verstärkt werden und dadurch für den Fahrer leicht wahrnehmbar sind.
Aufgrund der Geräuschindikation ist es nun nach einem Schadensfall für den Fahrer leicht erkennbar, dass ein Werkstoffaufenthalt notwendig ist, wobei der Fahrer weiterhin in der Lage ist, die Werkstatt selbstständig anzufahren, da die Schenkel 14 über das Seil 16 axial am Torsionsstab 12 gehalten sind und damit die Radführung gewährleistet bleibt.

Claims

Radaufhängungsbauteil (10) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Radaufhängungsbauteil (10) U-förmig geformt ist und einen rohrförmigen Torsionsstab (12) sowie zwei an dessen axialen Enden angeordnete Schenkel (14) umfasst, wobei der Torsionsstab (12) aus einem Faserverbundwerkstoff und die beiden Schenkel (14) aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet sind, wobei die Schenkel(14) jeweils einen Befestigungsabschnitt (14-1) aufweisen, in dem die Schenkel (14) mit dem jeweiligen axialen Ende des Torsionsstabes (12) fest verbunden sind, und wobei die beiden Schenkel (14) über eine im Innern des Torsionsstabes (12) angeordnete Verspanneinrichtung (16) vorgespannt miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (14) im Bereich des Befestigungsabschnitts (14-1) jeweils eine Sollbruchstelle (18) aufweisen.
Radaufhängungsbauteil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstelle (18) im Befestigungsabschnitt (14-1) des Schenkels (14) in Form einer Kerbstelle ausgebildet ist.
Radaufhängungsbauteil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstelle (18) im Befestigungsabschnitt (14-1) des Schenkels (14) in Form einer Materialverdünnung ausgebildet ist.
Radaufhängungsbauteil (10) für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspanneinrichtung in Form eines Seiles (16) ausgebildet ist.
Radaufhängungsbauteil (10) für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Seil (16) aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK) ausgebildet ist.
Radaufhängungsbauteil (10) für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspanneinrichtung (16) in Form eines Stabes ausgebildet ist.
Radaufhängungsbauteil (10) für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab aus Metall oder einem Faserverbundwerkstoff (FVK) ausgebildet ist.