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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbundlenkerachse, ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundlenkerachse und ein Fahrzeug mit einer Verbundlenkerachse mit den oberbegrifflichen Merkmalen nach Anspruch 1, Anspruch 7 und Anspruch 8.
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Verbundlenkerachsen für Fahrzeuge, beispielsweise NKWs, LKWs oder PKWs, sind üblicherweise aus einem Torsionsprofil und zwei Längslenkern ausgeformt, die beispielsweise aus Stahl ausgebildet sind. Torsionsprofil und Längslenker sind miteinander verschweißt. Das Torsionsprofil ist hierbei verdrehweich und wirkt bei einem Einfedern als Stabilisator.
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Aus der
WO 06042988 A1 ist eine Verbundlenkerachse bekannt, bei welcher das Torsionsprofil mit den Längslenkern mittels Klebung verbunden ist. Torsionsprofil und Längslenker können aus verschiedenen Materialien ausgeformt sein.
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Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Verbundlenkerachse vorzuschlagen. Die Verbundlenkerachse soll eine geringe Bauteilmasse aufweisen. Die Herstellung der Verbundlenkerachse soll kostengünstig und auf einfache Art und Weise durchzuführen sein. Zudem soll die Verbundlenkerachse Torsions- und Biegebelastungen an den Verbindungsstellen zwischen den Längslenkern und dem Torsionsprofil übertragen. Die Verbundlenkerachse soll zudem an verschiedene Fahrzeugtypen kostengünstig anpassbar sein.
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Die vorliegende Erfindung schlägt ausgehend von der vorgenannten Aufgabe eine Verbundlenkerachse, ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundlenkerachse ein und Fahrzeug mit einer Verbundlenkerachse mit den Merkmalen nach Patentanspruch 1, den Merkmalen nach Patentanspruch 7 und den Merkmalen nach Patentanspruch 8 vor. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Eine Verbundlenkerachse für ein Fahrzeug umfasst ein Torsionsprofil und zwei Längslenker, wobei jeder Längslenker einen torsionsprofilseitigen Bereich und das Torsionsprofil ein erstes lenkerseitiges Ende und ein zweites lenkerseitiges Ende aufweist. Jeder Längslenker weist eine Nut an seinem torsionsprofilseitigen Bereich auf. Das Torsionsprofil ist an seinen lenkerseitigen Enden mit den beiden Längslenkern mittels dieser Nuten mittels einer Klebeverbindung verbunden. Die Nuten sind derart ausgeformt, dass ein Spiel zwischen dem ersten Längslenker und dem ersten lenkerseitigen Ende des Torsionsprofils sowie ein Spiel zwischen dem zweiten Längslenker und dem zweiten lenkerseitigen Ende des Torsionsprofils auftritt, wobei innerhalb jedes Spiels eine Klebstoffschicht angeordnet ist. Die Nummerierung der einzelnen Bauelemente dient hier und im gesamten Text nur der einfacheren Unterscheidbarkeit und gibt keine Vorrangigkeit an.
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Das Torsionsprofil kann einen kreisförmigen, ovalen, rechteckigen, v-förmigen, u-förmigen, polygonalen oder einen anderen geeigneten Querschnitt aufweisen. Die Querschnittsfläche kann sich entlang einer Längsachse des Torsionsprofils ändern. Das Torsionsprofil weist das erste und das zweite lenkerseitige Ende auf. Das Torsionsprofil erstreckt sich somit von seinem ersten lenkerseitigen Ende zu seinem zweiten lenkerseitigen Ende. In anderen Worten begrenzt das erste lenkerseitige Ende das Torsionsprofil zu einer ersten Seite hin und das zweite lenkerseitige Ende begrenzt das Torsionsprofil zu einer zweiten Seite hin.
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Jeder Längslenker weist einen torsionsprofilseitigen Bereich auf. Jeder Längslenker weist zudem ein karosserieseitiges Ende und ein radseitiges Ende auf. Jeder Längslenker erstreckt sich somit von seinem radseitigen Ende zu seinem karosserieseitigen Ende. Wird die Verbundlenkerachse in einem Fahrzeug verwendet, kann das radseitige Ende z. B. mit einem Radträger oder einem Radlager verbunden sein. Das karosserieseitige Ende kann mit einer Fahrzeugkarosserie verbunden sein. Beide Längslenker können gleichförmig ausgestaltet sein.
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Jeder Längslenker weist eine Nut an seinem torsionsprofilseitigen Bereich auf. Diese Nut dient zum Verbinden des jeweiligen Längslenkers mit dem Torsionsprofil. Die Nut des ersten Längslenkers ist an dem torsionsprofilseitigen Bereich des ersten Längslenkers angeordnet. Die Nut des zweiten Längslenkers ist an dem torsionsprofilseitigen Bereich des zweiten Längslenkers angeordnet. Die Ausformung der Nuten richtet sich hierbei nach der Ausformung der beiden lenkerseitigen Enden des Torsionsprofils. Jede Nut ist in Form und Größe geeignet, ein lenkerseitiges Ende des Torsionsprofils aufzunehmen. Beide Nuten sind nicht passgenau im Sinne einer Passung ausgeformt, sondern derart, dass ein Spiel zwischen dem ersten Längslenker und dem ersten lenkerseitigen Ende des Torsionsprofils sowie ein Spiel zwischen dem zweiten Längslenker und dem zweiten lenkerseitigen Ende des Torsionsprofils auftritt. Mittels der Nuten sind die beiden Längslenker mit den beiden lenkerseitigen Enden des Torsionsprofils verbunden. Der erste Längslenker ist mittels seiner Nut mit dem ersten lenkerseitigen Ende des Torsionsprofils verbunden. Der zweite Längslenker ist mittels seiner Nut mit dem zweiten lenkerseitigen Ende des Torsionsprofils verbunden.
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Die Verbindung wird mittels einer Klebeverbindung ausgeformt. Innerhalb der Nut des ersten Längslenkers ist eine erste Klebstoffschicht angeordnet und innerhalb der Nut des zweiten Längslenkers ist eine zweite Klebstoffschicht angeordnet. Diese Klebstoffschichten füllen den Bereich der Nuten aus, der nicht von den lenkerseitigen Enden des Torsionsprofils ausgefüllt wird. In anderen Worten ist das Spiel zwischen dem ersten Längslenker und dem ersten lenkerseitigen Ende des Torsionsprofils durch die Klebstoffschicht aufgefüllt. Ebenso ist das Spiel zwischen dem zweiten Längslenker und dem zweiten lenkerseitigen Ende des Torsionsprofils durch die Klebstoffschicht aufgefüllt. Das Torsionsprofil ist somit mit den beiden Längslenkern stoffschlüssig verbunden.
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Durch die Ausformung der Nuten mit Spiel ist die Verbundlenkerachse auf einfache Art und Weise zu fertigen, da keine engen Toleranzen wie bei einer Passung eingehalten werden müssen. Die Klebstoffschicht gleicht diese Toleranzen aus. Ein Anpassen der Verbundlenkerachse an verschiedene Fahrzeugtypen ist auf einfache und kostengünstige Art und Weise möglich, indem das Torsionsprofil an den jeweiligen zur Verfügung stehenden Bauraum angepasst wird. Die Verbundlenkerachse ist kostengünstig herzustellen. Selbst bei einer Verbundlenkerachse in Multimaterialbauweise, bei welcher das Torsionsprofil und die beiden Längslenker aus verschiedenen Materialien ausgebildet sind, ist das Verbinden des Torsionsprofils mit den Längslenkern ohne Probleme möglich. Die Verbindung zwischen den beiden Längslenkern und dem Torsionsprofil erfüllt zudem die Anforderungen an eine Verbundlenkerachse, nämlich die Übertragung von Torsions- und Biegebeanspruchungen.
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Nach einer Ausführungsform ist innerhalb jedes Spiels eine Elastomerschicht angeordnet. Diese Elastomerschichten sind zusätzlich zu der Klebstoffschicht innerhalb der Nuten des ersten und des zweiten Längslenkers angeordnet. Die Nut des ersten Längslenkers weist eine erste Elastomerschicht auf. Die Nut des zweiten Längslenkers weist eine zweite Elastomerschicht auf. Die Elastomerschichten dienen dazu, die Dauerfestigkeit der Klebeverbindung zu erhöhen. Die erste Klebstoffschicht füllt den Bereich der Nut des ersten Längslenkers auf, der nicht von dem ersten lenkerseitigen Ende des Torsionsprofils und von der ersten Elastomerschicht belegt ist. Die zweite Klebstoffschicht füllt den Bereich der Nut des zweiten Längslenkers auf, der nicht von dem zweiten lenkerseitigen Ende des Torsionsprofils und von der zweiten Elastomerschicht belegt ist.
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Nach einer weiteren Ausführungsform sind die beiden Längslenker aus einem metallischen Material ausgeformt. Beispielsweise können beide Längslenker aus einem Stahl oder aus Aluminium ausgeformt sein.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist das Torsionsprofil aus einem Faserkunststoffverbund (FKV) ausgeformt. Beispielsweise kann das Torsionsprofil aus einem Kohlefaserverbund (CFK), aus einem Aramidfaserverbund (AFK), aus einem Glasfaserverbund (GFK) oder aus einem anderen geeigneten FKV ausgeformt sein. Dadurch weist die Verbundlenkerachse eine geringere Bauteilmasse auf als herkömmliche Verbundlenkerachsen mit einem Torsionsprofil aus einem metallischen Material. Das Torsionsprofil ist zudem kostengünstig und auf einfache Art und Weise zu fertigen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist das Torsionsprofil aus einem metallischen Material ausgeformt. Beispielsweise kann das Torsionsprofil aus einem Stahl oder aus Aluminium ausgeformt sein. Das Material des Torsionsprofils kann sich hierbei von dem Material der beiden Längslenker unterscheiden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist das Torsionsprofil rohrförmig ausgeformt. Dadurch wird die Bauteilmasse des Torsionsprofils nochmals reduziert. Somit wird die Gesamtmasse der Verbundlenkerachse ebenfalls reduziert. Eine Klebefläche des Torsionsprofils an seinen beiden lenkerseitigen Enden wird vergrößert. Die erste Klebeschicht greift sowohl an einer inneren als auch an einer äußeren Mantelfläche des ersten lenkerseitigen Endes des Torsionsprofils an. Die zweite Klebeschicht greift sowohl an einer inneren als auch an einer äußeren Mantelfläche des zweiten lenkerseitigen Endes des Torsionsprofils an. Somit ist die Verbindung zwischen den beiden Längslenkern und dem Torsionsprofil stabiler als bei einem nicht-rohrförmigen Verbundlenker.
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Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Verbundlenkerachse, welche bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben wurde, wird in einen ersten Längslenker eine erste Nut eingebracht und in einen zweiten Längslenker eine zweite Nut eingebracht. Die Nuten werden derart ausgeformt, dass zwischen einem Torsionsprofil, das mit den beiden Längslenkern verbunden werden soll, und den beiden Längslenkern ein Spiel auftritt. Die Nuten sind angepasst an die Ausformung der lenkerseitigen Enden des Torsionsprofils. Die Nut des ersten Längslenkers wird mit Klebstoff gefüllt und die Nut des zweiten Längslenkers wird mit Klebstoff gefüllt. Das Torsionsprofil wird mit seinem ersten lenkerseitigen Ende in die Nut des ersten Längslenkers gesteckt und mit seinem zweiten lenkerseitigen Ende in die Nut des zweiten Längslenkers gesteckt. Der Klebstoff wird abschließend ausgehärtet. Die Verbindung zwischen dem Torsionsprofil und den beiden Längslenkern ist somit stoffschlüssig und nicht lösbar.
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Ein Fahrzeug weist eine Verbundlenkerachse auf, welche bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben wurde, oder die nach einem Verfahren hergestellt wurde, welches bereits in der vorhergehenden Beschreibung beschrieben wurde. Die Verbundlenkerachse kann hierbei eine Hinterachse, eine Vorderachse oder eine Zusatzachse ausformen.
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Anhand der im Folgenden erläuterten Figur wird ein Ausführungsbeispiel und Details der Erfindung näher beschrieben. Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Querschnitts einer Verbundlenkerachse nach einem Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Querschnitts einer Verbundlenkerachse 1 nach einem Ausführungsbeispiel. Die Verbundlenkerachse 1 weist einen ersten Längslenker 3, einen zweiten Längslenker, der hier nicht dargestellt ist, und ein Torsionsprofil 2 auf. Die Verbundlenkerachse 1 ist symmetrisch ausgeformt, daher ist der Übersichtlichkeit halber nur ein Ausschnitt der Verbundlenkerachse 1 dargestellt.
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Die Längslenker 3 weisen ein karosserieseitiges Ende und ein radseitiges Ende auf sowie einen torsionsprofilseitigen Bereich 4 auf. Jeder Längslenker 3 erstreckt sich somit von seinem radseitigen Ende zu seinem karosserieseitigen Ende. Der torsionsprofilseitige Bereich 4 jedes Längslenkers 3 ist räumlich zwischen dem karosserieseitigen Ende und dem radseitigen Ende angeordnet. Beide Längslenker 3 sind gleichförmig und aus einem metallischen Material, z. B. aus Aluminium oder aus einem Stahl, ausgeformt.
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Das Torsionsprofil 2 ist rohrförmig ausgeformt und weist einen kreisförmigen Querschnitt auf. Das Torsionsprofil 2 weist ein erstes lenkerseitiges Ende 6 und ein zweites lenkerseitiges Ende, welches hier nicht dargestellt ist, auf. Das Torsionsprofil 2 schließt einen Hohlraum 9 ein. Das Torsionsprofil 2 weist eine Mittelachse 10 auf, zu welcher das Torsionsprofil 2 symmetrisch ist. Das Torsionsprofil 2 ist aus einem FKV ausgeformt.
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Der erste Längslenker 3 weist eine Nut 5 auf, die sich nach der Ausformung des ersten lenkerseitigen Endes 6 des Torsionsprofils 2 richtet. Die Nut 5 ist in Form und Größe geeignet, das erste lenkerseitige Ende 6 des Torsionsprofils 2 aufzunehmen. Diese Nut 5 ist an dem torsionsprofilseitigen Bereich 4 des ersten Längslenkers 3 angeordnet. Die Nut 5 ist auf Grund des kreisförmigen Querschnitts des ersten lenkerseitigen Endes 6 des Torsionsprofils 2 ringförmig ausgeformt. Der Mittelpunkt dieses Rings liegt somit auf der Mittelachse 10 des Torsionsprofils 2. Die Nut 5 ist beispielsweise in den ersten Längslenker 3 gefräst. Die Nut 5 ist derart ausgeformt, dass bei der Verbindung des ersten Längslenkers 3 mit dem ersten lenkerseitigen Ende 6 des Torsionsprofils 2 ein Spiel 8 zwischen dem ersten Längslenker 3 und dem ersten lenkerseitigen Ende 6 des Torsionsprofils 2 auftritt. Das erste lenkerseitige Ende 6 des Torsionsprofils 2 ist in die Nut 5 des ersten Längslenkers 3 gesteckt.
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Innerhalb der Nut 5 ist eine Klebeschicht 7 angeordnet. Somit ist die Verbindung zwischen dem ersten lenkerseitigen Ende 6 des Torsionsprofils 2 und dem ersten Längslenker 3 eine stoffschlüssige Klebeverbindung. Diese Klebeschicht 7 greift sowohl an einer äußeren Mantelfläche des Torsionsprofils 2 als auch an einer inneren Mantelfläche des Torsionsprofils 2 an. Die Klebeschicht 7 füllt in anderen Worten das Spiel 8 zwischen dem ersten Längslenker 3 und dem ersten lenkerseitigen Ende 6 des Torsionsprofils 2 aus, so dass das Torsionsprofil 2 fest mit dem ersten Längslenker 3 verbunden ist.
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Durch die Ausformung der Nut 5 mit Spiel 8 ist die Verbundlenkerachse 1 auf einfache Art und Weise zu fertigen, da keine enge Toleranz wie bei einer Passung eingehalten werden muss. Die Klebstoffschicht 7 gleicht diese Toleranz aus. Ein Anpassen der Verbundlenkerachse 1 an verschiedene Fahrzeugtypen ist auf einfache und kostengünstige Art und Weise möglich, indem das Torsionsprofil 2 an den jeweiligen zur Verfügung stehenden Bauraum angepasst wird. Die Verbundlenkerachse 1 ist kostengünstig herzustellen. Trotz der Multimaterialbauweise der Verbundlenkerachse 1 ist das Verbinden des Torsionsprofils 2 mit den Längslenkern 3 ohne Probleme möglich. Die Verbindung zwischen den beiden Längslenkern 3 und dem Torsionsprofil 2 erfüllt zudem die Anforderungen an eine Verbundlenkerachse 1, nämlich die Übertragung von Torsions- und Biegebeanspruchungen.
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Die hier dargestellten Beispiele sind nur beispielhaft gewählt. Beispielsweise kann das Torsionsprofil einen anderen Querschnitt aufweisen, beispielsweise einen ovalen, rechteckigen, v-förmigen, u-förmigen oder polygonalen Querschnitt. Weiterhin kann zusätzlich zu der Klebeschicht in den Nuten eine Elastomerschicht angeordnet sein. Zudem kann das Torsionsprofil auch nicht-rohrförmig, d. h. gefüllt, ausgeformt sein. Außerdem kann das Spiel zwischen dem Torsionsprofil und den Längslenkern größer oder kleiner ausgebildet sein als dargestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbundlenkerachse
- 2
- Torsionsprofil
- 3
- Längslenker
- 4
- torsionsprofilseitiger Bereich
- 5
- Nut
- 6
- lenkerseitiges Ende
- 7
- Klebstoffschicht
- 8
- Spiel
- 9
- Hohlraum
- 10
- Mittelachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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