DE102015212112A1

DE102015212112A1 - Baueinheit sowie Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102015212112A1
Application number: DE102015212112.7A
Authority: DE
Inventors: Andreas Väth; Sven Philip Krüger; Hendrik MARQUAR; Josef Renn; Sven Greger; Alexander Schwarz
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2017-01-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Baueinheit für ein Kraftfahrzeug umfassend eine Radträgeranordnung und eine Dämpferanordnung, dadurch gekennzeichnet, dass die Radträgeranordnung zumindest teilweise aus einem isotropen Material besteht und wobei weiterhin eine Stützanordnung vorgesehen ist, die zumindest teilweise aus einem anisotropen Material besteht, die die Dämpferanordnung zumindest teilweise umgibt und die mit der Radträgeranordnung verklebt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Baueinheit für ein Kraftfahrzeug umfassend eine Radträgeranordnung und eine Dämpferanordnung.
Aufgrund der steigenden Sicherheits- und Komfortbedürfnisse der Kunden werden Kraftfahrzeuge mit immer mehr Komponenten ausgestattet. Damit das Gewicht eines Kraftfahrzeugs nicht im gleichen Maße steigt, werden Leichtbauwerkstoffe verwendet, um das Gewicht in etwa konstant zu halten.
Einer dieser Leichtbauwerkstoffe ist faserverstärkter Kunststoff, im Folgenden auch FVK. Die Fasern bestehen dabei aus Glasfasern oder Carbonfasern, wobei die jeweiligen faserverstärkten Kunststoffe dann auch mit GFK und CFK abgekürzt werden. Bei faserverstärkten Kunststoffen macht der Kunststoff, auch Matrix genannt, oft den größten Teil des Volumens aus, die Steifigkeit kommt jedoch über die Fasern. Es sind aber auch Faservolumengehalte von über 50% darstellbar.
Dabei besteht die Tendenz, gesamte Baueinheiten aus faserverstärktem Kunststoff herzustellen.
Aus der DE 10 2011 083 688 A1 geht ein Formwerkzeug zum Herstellen von faserverstärkten Kunststoffbauteilen hervor. Dieses umfasst vier Formwerkzeugteile, von denen zwei zusammenwirken, um im Kunststoffteil eine Kavität auszubilden.
DE 10 2011 080 029 A1 betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Feder aus Faserverbundwerkstoff. Bei diesem Verfahren wird eine Matte aus harzgetränktem Gewebe vor dem Aushärten des Harzes wellenförmig verformt, so dass ein gewelltes Halbzeug entsteht, aus dem eine Balgfeder gerollt werden kann.
DE 10 2012 202 653 A1 beschreibt ein Formwerkzeug zum Herstellen eines faserverstärkten Kunststoffbauteils. Das Formwerkzeug weist mindestens eine Wickelfläche für eine Faser auf und ist so ausgebildet, dass zusammen mit einem zweiten Formwerkzeugteil eine Kavität entsteht, die die Wickelfläche umfasst.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, eine Baueinheit für ein Kraftfahrzeug anzugeben, die gewichtsoptimiert und dabei mit einer ausreichenden Festigkeit versehen ist.
Zur Lösung des Problems wird eine Baueinheit mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Weitergehende Ausgestaltungen ergeben sich auch aus den Unteransprüchen.
Als Kern der Erfindung wird angesehen, dass die Baueinheit eine Hybrid-Baueinheit ist, wobei die Radträgeranordnung aus einem ersten, isotropen Material besteht und die Stützanordnung aus einem zweiten, anisotropen Material. Weiterhin sind die Stützanordnung und die Radträgeranordnung miteinander verklebt.
Im Gegensatz zu bekannten Ausgestaltungen, bei der die Radträgeranordnung selbst aus faserverstärktem Kunststoff besteht, wird nunmehr vorgesehen, die Radträgeranordnung aus einem isotropen Material zu bilden. Die Radträgeranordnung ist dabei derjenige Teil des Fahrwerks, der üblicherweise ein Radlager aufnimmt und an dem sich Anschlüsse für eine Bremse, eine Dämpferanordnung und einen Stabilisator befinden können. Die Dämpferanordnung schließt an die Radträgeranordnung an und dient der Schwingungsreduzierung.
Die Dämpferanordnung der Baueinheit wird durch die Stützanordnung gestützt, wodurch auf eine feste Verbindung zwischen der Dämpferanordnung selbst und der Radträgeranordnung verzichtet werden kann. Zumindest kann die Verbindung zwischen Radträgeranordnung und Dämpferanordnung wesentlich schwächer ausfallen als ohne die Stützanordnung.
Zum Verkleben weisen sowohl die Radträgeranordnung als auch die Stützanordnung zueinander zugehörige Klebeflächen auf.
Die Radträgeranordnung ist aus einem isotropen Material, da sich heraus gestellt hat, dass im Bereich der Radträgeranordnung unterschiedliche Belastungsarten, also eine Art isotrope Belastung, vorliegt. Dementsprechend ist es optimal, wenn auch das Material in diesem Bereich isotrop ist, weswegen Radträger aus faserverstärkten Kunststoff eine zu geringe Steifigkeit in bestimmten Raumrichtungen aufweisen, da faserverstärkter Kunststoff ein anisotropes Material ist.
Die Stützanordnung kann dagegen aus einem anisotropen Material bestehen, da die Stützwirkung einer anisotropen Belastung entspricht.
Vorteilhafterweise kann die Dämpferanordnung zumindest teilweise aus einem anisotropen Material stehen. Bevorzugt handelt es sich bei dem anisotropen Material sowohl für die Stützanordnung wie auch für die Dämpferanordnung um faserverstärkten Kunststoff. Dieser weist ein geringeres spezifischeres Gewicht auf als andere Materialien. Allerdings kann mit faserverstärktem Kunststoff insbesondere eine anisotrope Belastung in Richtung der Hauptrichtung der Fasern abgestützt werden.
Die erfindungsgemäße Baueinheit zeichnet sich demnach dadurch aus, dass ein anisotropes Material dort eingesetzt wird, wo anisotrope Belastungen auftreten und ein isotropes Material dort, wo isotrope Belastungen auftreten.
Der faserverstärkte Kunststoff ist bevorzugt entweder aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) oder aus carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK).
Vorteilhafterweise können die Klebeflächen an der Radträgeranordnung, an der die Stützanordnung angeklebt ist, zumindest abschnittsweise im Querschnitt U-förmig ausgebildet sein. Dabei müssen die Schenkel des U nicht parallel sein, vielmehr können sie auch einen Winkel einschließen.
Bevorzugt können die Klebeflächen der Radträgeranordnung an Seitenflächen angeordnet sein. An den Seitenflächen lassen sich größere und homogenere Klebeflächen ausbilden.
Vorteilhafterweise kann die Klebefläche an der Radträgeranordnung mindestens eine Sicke zur Führung von Klebematerial aufweisen. Weiterhin kann die Klebefläche an der Radträgeranordnung wenigstens einen Steg zur Führung von Klebematerial aufweisen. Durch die Sicken und/oder Stege wird ermöglicht, dass auch nicht homogen aufgetragenes Klebematerial während des Anklebevorgangs noch verteilt wird und so auch durch den Anpressvorgang eine homogene Verteilung des Klebematerials erfolgt.
Vorteilhafterweise kann die Radträgeranordnung mit der Dämpferanordnung und/oder der Stützanordnung kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbunden sein. Das heißt, dass zusätzlich zu der Klebeverbindung zwischen Stützanordnung und Radträgeranordnung weitere Verbindungsmöglichkeiten bestehen, um die Steifigkeit der Baueinheit zu erhöhen. Beispielsweise kann die Dämpfanordnung in die Radträgeranordnung eingesteckt sein, insbesondere können die Radträgeranordnung und die Stützanordnung mittels wenigstens einer Rastverbindung verbunden sein. Bevorzugt ist die Rastverbindung als Clipverschluss ausgebildet. Besonders bevorzugt sind die Radträgeranordnung und die Stützanordnung mittels zweier Rastverbindungen verbunden. Dadurch können die Klebestrukturen entlastet werden. Die Rastverbindungen befinden sich bevorzugt seitlich außerhalb der Klebeflächen. Insbesondere können sich die Rastverbindungen jeweils an einem Schenkelende des U-förmigen Querschnitts befinden.
Vorteilhafterweise kann die Dämpfanordnung einen upside-down angeordneten Schwingungsdämpfer umfassen. Weiterhin kann die Dämpferanordnung ein Führungsrohr umfassen, das mit der Stützanordnung verbunden ist.
Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer Radträgeranordnung und wenigstens einer Dämpfanordnung. Das Kraftfahrzeug zeichnet sich dadurch aus, dass die Radträgeranordnung und die Dämpfanordnung in einer Baueinheit wie beschrieben ausgebildet sind.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und Figuren. Dabei zeigen:
1 eine Baueinheit in einer ersten Ansicht,
2 eine Detailansicht der Baueinheit nach 1,
3 die Baueinheit nach 1 in einer zweiten Ansicht, und
4 eine Detailansicht der Baueinheit nach 3.
1 zeigt eine Baueinheit 1 für ein Kraftfahrzeug umfassend eine Radträgeranordnung 2, eine Dämpfanordnung 3 sowie eine Stützanordnung 5. Die Dämpferanordnung 3 ist dabei in einem Federbein 4 integriert. Von der Dämpferanordnung 3 ist lediglich das Führungsrohr 6 erkennbar. Innerhalb des Führungsrohrs 6 befindet sich ein upside-down angeordneter Schwingungsdämpfer.
Der Federteller 7 ist am Führungsrohr 6 befestigt. Die Stützanordnung 5, das Führungsrohr 6 und der Federteller 7 sind aus faserverstärktem Kunststoff, das heißt einem anisotropen Material. Dadurch kann das Gewicht der Baueinheit 1 reduziert werden. Das Führungsrohr 6 und der Federteller 7 sind bevorzugt integral ausgebildet, d. h. sie werden aus einem einzigen Grundrohr gefertigt.
Die Radträgeranordnung 2 besteht dagegen aus einem isotropen Material, beispielsweise Aluminium oder Stahl, so dass sie auch isotrope Belastungen gut aufnehmen kann. An den Seiten der Radträgeranordnung 2 befinden sich Laschen 8, wobei die Laschen 8 zusammen mit Clipsvorsprüngen 9 der Stützanordnung 5 zusammenwirken, so dass sie eine Rastverbindung 10 bilden. Dies ist in 2 im Detail dargestellt.
3 zeigt die Baueinheit 1 aus einer entgegengesetzten Ansicht. Dabei kann man die Klebeflächen 12 erkennen, an denen die Stützanordnung 5 an der Radträgeranordnung 2 befestigt ist. Die Radträgeranordnung 2 weist im Bereich der Klebeflächen im Querschnitt im Wesentlichen ein U-förmiges Profil auf. Die Schenkel des U sind dabei nicht parallel, sondern stehen in einem Winkel zueinander. An den Enden der Schenkel des U befinden sich die Laschen 8 zur Bildung der Rastverbindung 10.
4 zeigt die Lasche 8 im Detail. Dabei erkennt man, dass die Lasche 8 im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist, so dass sie ein seitliches Abwandern der Stützanordnung 5 verhindern kann. Mittels der Laschen 8 kann die Stützanordnung also sowohl nach radial außen als auch in Umfangsrichtung gegen Bewegungen gesichert werden. Dadurch können die Klebeflächen 12 bestmöglich entlastet werden. Die Ausgestaltung der Laschen 8 ist dabei unabhängig von der restlichen Ausgestaltung der Radträgeranordnung 2 oder der Dämpferanordnung 3.
Bezugszeichenliste

1: Baueinheit
2: Radträgeranordnung
3: Dämpferanordnung
4: Federbein
5: Stützanordnung
6: Führungsrohr
7: Federteller
8: Lasche
9: Clipsvorsprung
10: Rastverbindung
12: Klebefläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102011083688 A1 [0005]
DE 102011080029 A1 [0006]
DE 102012202653 A1 [0007]

Claims

Baueinheit (1) für ein Kraftfahrzeug umfassend eine Radträgeranordnung (2) und eine Dämpferanordnung (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Radträgeranordnung (2) zumindest teilweise aus einem isotropen Material besteht und wobei weiterhin eine Stützanordnung (5) vorgesehen ist, die zumindest teilweise aus einem anisotropen Material besteht, die die Dämpferanordnung (3) zumindest teilweise umgibt und die mit der Radträgeranordnung (2) verklebt ist.
Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpferanordnung (3) zumindest teilweise aus einem anisotropen Material besteht.
Baueinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Klebefläche (12) an der Radträgeranordnung, an die die Stützanordnung (5) angeklebt ist, zumindest abschnittsweise im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist.
Baueinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Klebefläche (12) an der Radträgeranordnung (2) wenigstens eine Sicke zur Führung von Klebematerial aufweist.
Baueinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Klebefläche (12) an der Radträgeranordnung (2) wenigstens einen Steg zur Führung von Klebematerial aufweist.
Baueinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Radträgeranordnung (2) mit der Dämpferanordnung (3) und/oder der Stützanordnung (5) kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbunden ist.
Baueinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Radträgeranordnung (5) mit der Stützanordnung (5) mittels wenigstens einer Rastverbindung (10) verbunden ist.
Baueinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastverbindung (10) als Clipsverschluss ausgebildet ist.
Baueinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das isotrope Material Aluminium und/oder Stahl ist.
Baueinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das anisotrope Material faserverstärkter Kunststoff ist.
Baueinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpferanordnung (3) einen upside-down angeordneten Schwingungsdämpfer umfasst.
Baueinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpferanordnung (3) ein Führungsrohr (6) umfasst, das mit der Stützanordnung (5) verbunden ist.
Kraftfahrzeug mit wenigstens einer Radträgeranordnung (2) und wenigstens einer Dämpferanordnung (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Radträgeranordnung (2) und die Dämpferanordnung (3) in einer Baueinheit (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet sind.