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Die Erfindung bezieht sich auf einen Fahrschemel für ein Kraftfahrzeug mit Anbindungspunkten für radführende Lenker.
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Aus dem Stand der Technik sind vielfältige Bauweisen von Fahrschemeln bekannt. Herkömmlicherweise werden diese beispielsweise aus Längs- und Querträgern, die aus Stahlwerkstoffen bestehen, zusammengesetzt und gefügt. Um das Gewicht des Fahrschemels zu verringern ist es bekannt, Stahl- und Kunststoffbauteile zu kombinieren. So betrifft die
DE 10 2011 005 564 A1 einen Fahrschemel, der aus zwei Längsträgern, zwei Querträgern und einem als Schubfeld dienenden flächigen Versteifungselement aufgebaut ist. Das flächige Versteifungselement ist aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial ausgebildet.
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Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Fahrschemel der eingangs genannten Art im Hinblick auf den erforderlichen Fertigungsaufwand weiter zu verbessern und das Gewicht des Fahrschemels zu reduzieren.
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Diese Aufgabe wird durch den Fahrschemel gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Der erfindungsgemäße Fahrschemel umfasst ein oder mehrere Versteifungselemente und einen ein- oder mehrteiligen Kunststoffkörper, wobei das Versteigungselement den Kunststoffkörper zumindest teilweise umschließt. Mehrere Versteifungselemente können auch als Versteifungsstruktur bezeichnet werden. Durch die Kombination von einem Kunststoffkörper mit einer Versteifungsstruktur entsteht ein Hybrid-Bauteil, wodurch sich eine hohe Steifigkeit bei geringem Gewicht des Fahrschemels realisieren lässt. Diese vorteilhaften Eigenschaften können durch herkömmliche Fahrschemel, die im Wesentlichen aus einem Material hergestellt sind, nicht erfüllt werden. Ausschließlich aus Stahl gefertigte Fahrschemel weisen zum Beispiel ein hohes Gewicht und eine hohe Steifigkeit auf. Ausschließlich aus Kunststoff gefertigte Fahrschemel weisen dagegen ein geringes Gewicht, aber auch eine geringe Steifigkeit auf. Durch einen erfindungsgemäßen Hybrid-Fahrschemel wird die Steifigkeit durch das den Kunststoffkörper umschließende Versteifungselement in Bereichen hoher Belastung gezielt verbessert.
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Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführung des Kunststoffkörpers sieht vor, dass der Kunststoffkörper zumindest einen Querträger und/oder zumindest einen Längsträger aufweist. Durch die Ausgestaltung des Kunststoffkörpers wird im Wesentlichen die geometrische Form des erfindungsgemäßen Fahrschemels festgelegt. Vorteilhafterweise ist ein solcher Kunststoffkörper im Vergleich zu einem plattenartig vollflächig ausgeführten Kunststoffkörper leichter. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Kunststoffkörpers ist es, dass er besser an den vorhandenen Bauraum angepasst werden kann. Ferner ist der Fahrschemel dadurch leichter montierbar.
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In einer vorteilhaften Ausführung des Fahrschemels umschließt mindestens ein Versteifungselement zumindest teilweise zumindest einen Querträger des Kunststoffkörpers. Es können auch ein oder mehrere Versteifungselemente über die Länge oder den Umfang des Querträgers des Kunststoffkörpers vorgesehen sein. Durch zumindest ein Versteifungselement lässt sich die Steifigkeit des Querträgers gezielt verbessern.
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Um auch den Längsträger des Kunststoffkörpers gezielt in seiner Steifigkeit verbessern zu können, können auch hier ein oder mehrere Versteifungselemente über die Länge oder den Umfang des Längsträgers vorgesehen sein.
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In einer vorteilhaften Ausführung des Fahrschemels ist mindestens ein Versteifungselement vorgesehen, welches zumindest einen Teilbereich des zumindest einen Längsträgers des Kunststoffkörpers und zumindest einen Teilbereich zumindest einen Querträgers des Kunststoffkörpers umschließt. Hierdurch kann eine Montageerleichterung und eine Reduzierung der Bauteilanzahl erreicht werden. Eine vorteilhafte Ausführung sieht vor, dass zumindest ein Versteifungselement zumindest zwei voneinander beabstandete Längsträger des Kunststoffkörpers oder zwei voneinander beabstandete Querträger des Kunststoffkörpers miteinander verbindet. In diesem Fall bildet das Versteifungselement einen weitestgehend eigenständigen Quer- oder Längsträger und ergänzt den Kunststoffkörper in bestimmten Bereichen. So kann die Steifigkeit exakt an die lokalen Bedürfnisse angepasst und Gewicht gespart werden.
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Mit dem Ziel, einen einfachen Aufbau des erfindungsgemäßen Fahrschemels zu realisieren, sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung vor, dass zumindest ein Versteifungselement ein Profilelement ist. Die Form des Profils kann im Querschnitt ein U, L, T, doppel-T oder andere darstellen. Es ist denkbar, dass das Profil auch in Teilbereichen geschlossen ist und/oder über seinen Verlauf verschiedene Wandstärken aufweist.
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Das Profil kann unter anderem gegossen oder aus einem dünnwandigen Werkstoff, wie zum Beispiel einem Stahl- oder Organoblech umgeformt werden. Diese Bauweise hat den Vorteil, dass das Versteifungselement besonders gut an die Form des Kunststoffkörpers angepasst werden und diesen formschlüssig umschließen kann.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Fahrschemels sieht vor, dass zumindest ein Versteifungselement und zumindest ein Kunststoffkörper über Kontaktflächen am Versteifungselement und am Kunststoffkörper zueinander positionierbar sind. So können der Kunststoffkörper und das Versteifungselement präzise und schnell in die richtige Lage zueinander gebracht werden, was zu einer verkürzten Montagezeit und geringeren Kosten führt.
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Durch eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Fahrschemels lassen sich das Versteifungselement und der Kunststoffkörper zueinander ausrichten, gegeneinander fixieren und/oder weitere Bauteile an den Fahrschemel anbinden. Hierzu werden Durchführungen kongruent, d.h. deckungsgleich, in zumindest einem Kunststoffkörper und zumindest einem Versteifungselement vorgesehen.
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Mit Hilfe von Funktionselementen, wie z.B. Stiften, Schrauben, Buchsen, usw., sind der Kunststoffkörper und das Versteifungselement über die deckungsgleichen Durchführungen zueinander ausrichtbar, gegeneinander fixierbar und/oder weitere Bauteile an den Fahrschemel anbindbar.
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Damit der Kunststoffkörper und das Versteifungselement zueinander in Position gehalten werden, sieht eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung zumindest eine Verrastung zwischen dem Versteifungselement und dem Kunststoffkörper vor. Die Verrastung kann zum Beispiel in Form eines Klips ausgeführt sein. Der Klips kann integraler Bestandteil des Kunststoffkörpers oder des Versteifungselements sein und stellt zwischen Versteifungselement und Kunststoffkörper einen kraftschlüssige Verbindung her.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Versteifungselement Anbindungspunkte für radführende Lenker und/oder weitere Bauteile auf. Dies hat den Vorteil, dass die Lenker und/oder weitere Bauteile an den festen und steifen Versteifungselementen befestigbar sind. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dann, wenn beispielsweise eine geometrisch veränderte Lenkervariante eine andere Lage der Anbindungspunkte am Fahrschemel erfordert. In diesem Fall müssen lediglich die Versteifungselemente angepasst werden.
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In einer vorteilhaften Ausführung des Fahrschemels besteht der Kunststoffkörper aus zumindest einem Querträger, welcher sich quer zur Fahrtrichtung erstreckt, sowie zumindest einem integral an den Querträger angebundenen Längsträger. Der Längsträger erstreckt sich im Wesentlichen in Fahrtrichtung. Die integrale Ausführung des Kunststoffkörpers hat den Vorteil, die Funktionen des Querträgers und des Längsträgers in einem Bauteil miteinander zu kombinieren. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, den gesamten Kunststoffkörper kostengünstig in einer Spritzgussoperation herzustellen.
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Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen
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1 einen erfindungsgemäßen Fahrschemel in Einzelteilen umfassend einen Kunststoffkörper und zwei Versteifungselemente,
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2 einen erfindungsgemäßen Fahrschemel als Baugruppe umfassend einen Kunststoffkörper, zwei Versteifungselemente und Funktionselementen,
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3 einen erfindungsgemäßen Fahrschemel mit daran montierten Anbauteilen im Umfeld einer Fahrzeugkarosserie von oben aus gesehen.
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Das in den 1 bis 3 dargestellte Ausführungsbeispiel betrifft einen Fahrschemel 1, der auch als Hilfsrahmen bezeichnet werden kann. Dieser besteht aus einem Kunststoffkörper 2, einem in Fahrtrichtung vorderen Versteifungselement 3, einem hinteren Versteifungselement 4 und verschiedenen Funktionselementen 5, wie z.B. Montagehülsen (siehe 1 und 3). Die Versteifungselemente 3, 4 können aus Stahl, Aluminium, anderen metallischen Werkstoffen oder Organoblech hergestellt sein. Alternativ ist es denkbar, dass die Versteifungselemente 3, 4 aus kurz- oder langfaserverstärktem Kunststoff bestehen.
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1 zeigt, dass der Kunststoffkörper 2 im Wesentlichen durch einen Querträger 6 und einen linken Längsträger 7 und einen rechten Längsträger 8 gebildet ist. Um eine hohe Stabilität bei gleichzeitig geringem Gewicht des Kunststoffkörpers 2 zu erzielen, weist der Kunststoffkörper 2 eine Verrippungsstruktur 9 auf.
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2 zeigt, dass der Querträger 6 des Kunststoffkörpers 2 durch das vordere Versteifungselement 3 über seine gesamte Länge 6 von mehreren Seiten umschlossen ist. An der Strinseite des vorderen Querträgers 6 des Kunststoffkörpers 2 und des vorderen Versteifungselementes 3 befindet sich eine Durchführung 10 für eine Pendelstütze 11, die in 3 dargestellt ist. Eine zylindrische Pendelstützenaufnahme 12 ist im Bereich des vorderen Querträgers 6 des Kunststoffkörpers 2 ausgebildet. Der linke Längsträger 7 und der rechte Längsträger 8 des Kunststoffkörpers 2 sind durch das hintere Versteifungselement 4 miteinander verbunden. Zusätzlich erstreckt sich vom vorderen Querträger 6 des Kunststoffkörpers 2 eine Pendelstützenlagerverstärkung 13 in Richtung des hinteren Versteifungselementes 4. Das hintere Versteifungselement 4 bildet in diesem Ausführungsbeispiel einen Querträger, der die beiden Längsträger 7, 8 des Kunststoffkörpers 2 miteinander verbindet, sodass eine rahmenartige Gestaltung des Fahrschemels 1 realisiert ist. Es ist jedoch auch denkbar, dass sich ein Kunststoffelement in Form eines Einlegers zumindest in Teilbereichen oder über die gesamte Länge des hinteren Versteifungselementes 4 erstreckt.
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In diesem Ausführungsbeispiel werden der Kunststoffkörper 2 und die Versteifungselemente 3, 4 mittels Klipsen, Nieten, Kleben oder anderen Verbindungstechnologien gegen laterale Verschiebung zueinander in Position gehalten. Die Vorpositionierung kann über eine Kontaktfläche 14 am Kunststoffkörper 2 und eine Kontaktfläche 15 am Versteifungselement 3, 4 erfolgen, die den Kunststoffkörper 2 und das Versteifungselement 3, 4 zueinander zentrieren bzw. in Position bringen. Außerdem besitzen der Kunststoffkörper 2 und die Versteifungselemente 3, 4 sich kongruent zueinander überdeckende Durchführungen 16. Die Durchführungen 16 können zur Positionierung des Kunststoffkörpers 2 relativ zu den Versteifungselementen 3, 4 dienen. Zudem können der Kunststoffkörper 2 und die Versteifungselemente 3, 4 mittels Schraub- oder Bolzenverbindungen über die Durchführungen 16 miteinander verbunden werden. Diese Funktion, d.h. die Positionierung und Verbindung zwischen dem Kunststoffkörper 2 und dem Versteifungselement 3, 4, kann durch im Wesentlichen schrauben- und/oder hülsenartige Funktionselemente 5 übernommen werden. Die Funktionselemente 5 übernehmen somit mehrere Funktionen. Zum einen dienen sie als Anbindungspunkte 17, 18, 19 für weitere Bauteile 20, 21, 22, 23 und zum anderen übernehmen sie die Positionierung und Befestigung des Versteifungselements 3, 4 an dem Kunststoffkörper 2. Weiterhin können die Funktionselemente 5 auch als Verbindungselemente zwischen dem Kunststoffkörper 2 und den Versteifungselementen 3, 4 dienen.
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Alternativ ist es möglich, dass der Kunststoffkörper 2 bei seiner Herstellung durch Anspritzen mittels einer Spritzgussmaschine mit den Versteifungselementen 3, 4 verbunden wird. Es ist besonders in diesem Falle denkbar, dass die Versteifungselemente 3, 4 eine zumindest teilweise strukturierte Oberfläche aufweisen, um eine formschlüssige Verbindung zwischen den Versteifungselementen 3, 4 und dem Kunststoffkörper 2 herzustellen. Die Strukturierung der Oberfläche der Versteifungselemente 3, 4 ist vorzugsweise im gesamten Kontaktbereich mit dem Kunststoffkörper 2 vorgesehen; sie kann jedoch auch nur in Teilbereichen erfolgen.
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3 zeigt, dass sich über die von den Funktionselementen 5 bereitgestellten Anbindungspunkte 17, 18, 19 weitere Bauteile, wie zum Beispiel ein Lenkgetriebe 21 und ein Stabilisator 20 an den Fahrschemel 1 anbinden lassen. Zudem wird in 3 dargestellt, dass der Fahrschemel 1 Karosserieanbindungspunkte 17 aufweist, die zur Anbindung des Fahrschemels 1 an eine Karosserie 24 eines Kraftfahrzeugs dienen. Über die Anbindungspunkte 25, 26 werden die radführenden Lenker 22, 23 an den Fahrschemel 1 angebunden. Die Anbindungspunkte 25, 26 sind in diesem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrschemels 1 über das vordere Versteifungselement 3 und das hintere Versteifungselement 4 gebildet. Es ist zudem denkbar, dass über den Kunststoffkörper 2 allein oder durch die Kombination des Kunststoffkörpers 2 mit einem Versteifungselement 3, 4 die Anbindungspunkte 25, 26 gebildet sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrschemel
- 2
- Kunststoffkörper
- 3
- vorderes Versteifungselement
- 4
- hinteres Versteifungselement
- 5
- Funktionselement
- 6
- Querträger
- 7
- linker Längsträger
- 8
- rechter Längsträger
- 9
- Verrippungsstruktur
- 10
- Durchführung Pendelstütze
- 11
- Pendelstütze
- 12
- Pendelstützenaufnahme
- 13
- Pendelstützenlagerverstärkung
- 14
- Kontaktfläche Kunststoffkörper
- 15
- Kontaktfläche Versteifungselement
- 16
- Durchführung
- 17
- Anbindungspunkt Karosserie
- 18
- Anbindungspunkt Stabilisator
- 19
- Anbindungspunkt Lenkgetriebe
- 20
- Stabilisator
- 21
- Lenkgetriebe
- 22
- linker Lenker
- 23
- rechter Lenker
- 24
- Karosserie
- 25
- Anbindungspunkt Lenker vorn
- 26
- Anbindungspunkt Lenker hinten
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011005564 A1 [0002]
