DE102015223325A1

DE102015223325A1 - Verbundlenkerachse, Verfahren zur Herstellung einer Verbundlenkerachse und Fahrzeug mit einer Verbundlenkerachse

Info

Publication number: DE102015223325A1
Application number: DE102015223325.1A
Authority: DE
Inventors: Nils Mühl; Ingolf Müller; Daniel Segler; Daniel Wolf; Volker Wagner; Detlef Baasch; Jens Heimann; Stephan Pollmeyer; Tobias Dittrich; Andre Stieglitz; Ignacio Lobo Casanova; Thomas Rupflin
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2015-11-25
Filing date: 2015-11-25
Publication date: 2017-06-01

Abstract

Eine Verbundlenkerachse (1) für ein Fahrzeug umfasst ein Torsionsprofil (2) und zwei Längslenker (3), wobei das Torsionsprofil (2) ein erstes lenkerseitiges Ende (6) und ein zweites lenkerseitiges Ende (6) aufweist. Jeder Längslenker (3) weist einen ersten Längslenkerabschnitt (3a) mit einem torsionsprofilseitigen Bereich (4) und einen zweiten Längslenkerabschnitt (3b) auf. Jeder erste Längslenkerabschnitt (3a) weist an seinem torsionsprofilseitigen Bereich (4) eine Aussparung (5) für eines der lenkerseitigen Enden (6) des Torsionsprofils (2) auf. Das erste lenkerseitige Ende (6) des Torsionsprofils (2) ist mit dem ersten Längslenkerabschnitt (3a) eines ersten Längslenkers (3) lösbar verbunden, und das zweite lenkerseitige Ende (6) des Torsionsprofils (2) ist mit dem ersten Längslenkerabschnitt (3a) eines zweiten Längslenkers (3) lösbar verbunden, wobei die beiden Längslenkerabschnitte (3a, 3b) jedes Längslenkers (3) miteinander verbunden sind.

Description

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 10 und Anspruch 11.
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.
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.
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.
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 10 und den Merkmalen nach Patentanspruch 11 vor. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Eine Verbundlenkerachse für ein Fahrzeug umfasst ein Torsionsprofil und zwei Längslenker, wobei das Torsionsprofil ein erstes lenkerseitiges Ende und ein zweites lenkerseitiges Ende aufweist, wobei jeder Längslenker einen ersten Längslenkerabschnitt mit einem torsionsprofilseitigen Bereich und einen zweiten Längslenkerabschnitt aufweist. Jeder erste Längslenkerabschnitt weist an seinem torsionsprofilseitigen Bereich eine Aussparung für eines der lenkerseitigen Enden des Torsionsprofils auf. Das erste lenkerseitige Ende des Torsionsprofils ist mit dem ersten Längslenkerabschnitt eines ersten Längslenkers lösbar verbunden und das zweite lenkerseitige Ende des Torsionsprofils ist mit dem ersten Längslenkerabschnitt eines zweiten Längslenkers lösbar verbunden. Die beiden Längslenkerabschnitte jedes Längslenkers sind miteinander verbunden. Die Nummerierung der einzelnen Bauelemente dient hier und im gesamten Text nur der einfacheren Unterscheidbarkeit und gibt keine Vorrangigkeit an.
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. Hierbei kann das Torsionsprofil einen kreisförmigen, rechteckigen, ovalen, elliptischen oder polygonalen Querschnitt aufweisen. Die Querschnittsfläche kann sich entlang einer Längsachse des Torsionsprofils ändern. Die Längsachse des Torsionsprofils ist hierbei von dem ersten lenkerseitigen Ende zu dem zweiten lenkerseitigen Ende des Torsionsprofils definiert. Das Torsionsprofil ist als ein geometrischer Extrusionskörper ausgebildet.
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.
Jeder Längslenker ist aus dem ersten Längslenkerabschnitt und dem zweiten Längslenkerabschnitt ausgeformt. Jeder Längslenker weist in anderen Worten eine Zweiteilung auf. Diese Zweiteilung erfolgt in Längsrichtung des jeweiligen Längslenkers, d. h. des ersten oder des zweiten Längslenkers. Die Längsrichtung eines Längslenkers ist von seinem radseitigen Ende zu seinem karosserieseitigen Ende definiert. Der erste und der zweite Längslenkerabschnitt sind hierbei derart ausgebildet, dass diese aneinander passen und miteinander verbunden werden können. Der erste Längslenkerabschnitt kann sich hierbei beispielsweise über die gesamte Länge des jeweiligen Längslenkers erstrecken, d. h. von dem karosserieseitigen Ende zu dem radseitigen Ende, oder sich nur über einen Teilbereich des Längslenkers erstrecken. Erstreckt sich der erste Längslenkerabschnitt nur über einen Teilbereich des jeweiligen Längslenkers, kann der erste Längslenkerabschnitt beispielsweise nur den torsionsprofilseitigen Bereich des jeweiligen Längslenkers, d. h. des ersten oder des zweiten Längslenkers, ausformen. Der erste Längslenkerabschnitt jedes Längslenkers weist in jedem Fall den torsionsprofilseitigen Bereich auf.
An dem torsionsprofilseitigen Bereich des ersten Längslenkerabschnitts jedes Längslenkers weist jeder erste Längslenkerabschnitt eine Aussparung für das jeweilige lenkerseitige Ende des Torsionsprofils auf. Der erste Längslenkerabschnitt des ersten Längslenkers weist eine Aussparung für das erste lenkerseitige Ende des Torsionsprofils auf. Der erste Längslenkerabschnitt des zweiten Längslenkers weist eine Aussparung für das zweite lenkerseitige Ende des Torsionsprofils auf. Diese Aussparungen sind derart ausgeformt, dass diese in Form und Größe geeignet sind, dass die lenkerseitigen Enden des Torsionsprofils von diesen aufgenommen werden können. Das erste lenkerseitige Ende des Torsionsprofils wird also in die Aussparung des ersten Längslenkerabschnitts des ersten Längslenkers gesteckt. Das zweite lenkerseitige Ende des Torsionsprofils wird also in die Aussparung des ersten Längslenkerabschnitts des zweiten Längslenkers gesteckt. In anderen Worten richtet sich die Ausformung der Aussparungen nach der Ausformung des ersten lenkerseitigen Endes und des zweiten lenkerseitigen Endes des Torsionsprofils.
Das erste lenkerseitige Ende des Torsionsprofils ist mit dem ersten Längslenkerabschnitt des ersten Längslenkers an dessen torsionsprofilseitigen Bereich lösbar und vorzugsweise formschlüssig verbunden und das zweite lenkerseitige Ende des Torsionsprofils ist mit dem ersten Längslenkerabschnitt des zweiten Längslenkers an dessen torsionsprofilseitigen Bereich lösbar und vorzugsweise formschlüssig verbunden. Bei einer lösbaren Verbindung können die Verbindungspartner zerstörungsfrei getrennt werden.
Die beiden Längslenkerabschnitte jedes Längslenkers sind miteinander verbunden. Der erste Längslenkerabschnitt des ersten Längslenkers ist mit dem zweiten Längslenkerabschnitt des ersten Längslenkers verbunden. Der erste Längslenkerabschnitt des zweiten Längslenkers ist mit dem zweiten Längslenkerabschnitt des zweiten Längslenkers verbunden. Somit ist das Torsionsprofil mit seinem ersten lenkerseitigen Ende mit dem ersten Längslenkerabschnitt des ersten Längslenkers verbunden, welcher mit dem zweiten Längslenkerabschnitt des ersten Längslenkers verbunden ist. Ebenso ist das Torsionsprofil mit seinem zweiten lenkerseitigen Ende mit dem ersten Längslenkerabschnitt des zweiten Längslenkers verbunden, welcher mit dem zweiten Längslenkerabschnitt des zweiten Längslenkers verbunden ist.
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.
Nach einer Ausführungsform weist das Torsionsprofil an jedem seiner lenkerseitigen Enden eine Hinterschneidung auf. Jeder erste Längslenkerabschnitt weist einen Einrastbereich benachbart zu seiner Aussparung auf, wobei die Hinterschneidung des ersten lenkerseitigen Endes mit dem Einrastbereich des ersten Längslenkerabschnitts des ersten Längslenkers formschlüssig verbunden ist und die Hinterschneidung des zweiten lenkerseitigen Endes mit dem Einrastbereich des ersten Längslenkerabschnitts des zweiten Längslenkers formschlüssig verbunden ist.
Die Einrastbereiche sind hierbei beispielsweise als eine Nut oder als eine Einkerbung ausgebildet. Jeder Einrastbereich ist hierbei benachbart zu der Aussparung angeordnet. Der Einrastbereich des ersten Längslenkerabschnitts des ersten Längslenkers ist benachbart zu der Aussparung des ersten Längslenkerabschnitts des ersten Längslenkers angeordnet. Der Einrastbereich des ersten Längslenkerabschnitts des zweiten Längslenkers ist benachbart zu der Aussparung des ersten Längslenkerabschnitts des zweiten Längslenkers angeordnet. Benachbart heißt hierbei, dass der jeweilige Einrastbereich direkt neben der Aussparung angeordnet ist. Zudem ist der Einrastbereich jedes ersten Längslenkerabschnitts auf derjenigen Seite des ersten Längslenkerabschnitts angeordnet, der dem zugehörigen zweiten Längslenkerabschnitt zugewandt ist.
Die Hinterschneidung des ersten lenkerseitigen Endes und die Hinterschneidung des zweiten lenkerseitigen Endes des Torsionsprofils können gleichförmig ausgeformt sein. Die Hinterschneidung des ersten lenkerseitigen Endes und/ oder die Hinterschneidung des zweiten lenkerseitigen Endes kann hierbei entweder um den gesamten Umfang des Torsionsprofils angeordnet sein oder nur in einem Abschnitt um den Umfang des Torsionsprofils angeordnet sein. Die Hinterschneidung des ersten lenkerseitigen Endes des Torsionsprofils ist hierbei vorzugsweise derart an dem Torsionsprofil angeordnet, dass das Torsionsprofil durch diese Hinterschneidung an dem ersten lenkerseitigen Ende begrenzt wird. Die Hinterschneidung des zweiten lenkerseitigen Endes des Torsionsprofils ist hierbei vorzugsweise derart an dem Torsionsprofil angeordnet, dass das Torsionsprofil durch diese Hinterschneidung an dem zweiten lenkerseitigen Ende begrenzt wird. Die Hinterschneidungen können flach oder mit wenigstens einem Zapfen ausgebildet sein. Jede Hinterschneidung ist hierbei außen an der Mantelfläche des Torsionsprofils angeordnet, wobei die Hinterschneidungen aus der Mantelfläche des Torsionsprofils herausragen.
Der Einrastbereich des ersten Längslenkerabschnitts des ersten Längslenkers und die Hinterschneidung des ersten lenkerseitigen Endes des Torsionsprofils sind hierbei zueinander passend ausgeformt, so dass die die Hinterschneidung in den Einrastbereich eingerastet werden kann. Somit wird eine formschlüssige Verbindung geschaffen. Der Einrastbereich des ersten Längslenkerabschnitts des zweiten Längslenkers und die Hinterschneidung des zweiten lenkerseitigen Endes des Torsionsprofils sind hierbei zueinander passend ausgeformt, so dass die die Hinterschneidung in den Einrastbereich eingerastet werden kann. Somit wird eine formschlüssige Verbindung geschaffen. Beide formschlüssige Verbindungen sind lösbar.
Damit die Hinterschneidungen in die jeweiligen Einrastbereiche einrasten können, wird das Torsionsprofil durch die jeweilige Aussparung gesteckt und gedreht, so dass die Hinterschneidungen so ausgerichtet sind, dass diese in den jeweiligen Einrastbereich einrasten können.
Vorteilhaft hierbei ist, dass die formschlüssigen Verbindungen lösbar ausgebildet sind. Somit kann, beispielsweise wegen einer Reparaturmaßnahme, die Verbundlenkerachse auf einfache Art und Weise demontiert werden. Selbstverständlich ist die Montage der Verbundlenkerachse ebenso auf einfache Art und Weise durchführbar.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist das Torsionsprofil rohrförmig ausgeformt. Hierbei kann das Torsionsprofil einen kreisförmigen, rechteckigen, ovalen, elliptischen, polygonalen oder einen anderen geeigneten Querschnitt aufweisen. Die Querschnittsfläche kann sich entlang der Längsachse des Torsionsprofils ändern. Dadurch wird die Bauteilmasse des Torsionsprofils nochmals reduziert. Somit wird die Gesamtmasse der Verbundlenkerachse ebenfalls reduziert.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist das Torsionsprofil zumindest an seinen lenkerseitigen Enden einen Querschnitt auf, welcher sich in eine erste Richtung weiter erstreckt als in eine zweite Richtung, wobei diese beiden Richtungen zueinander senkrecht sind. Beispielsweise kann das Torsionsprofil einen rechteckigen, elliptischen oder ovalen Querschnitt aufweisen. Selbstverständlich kann das Torsionsprofil diesen Querschnitt über seine gesamte Länge aufweisen.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist das Torsionsprofil aus einem Faserkunststoffverbund 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.
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.
Nach einer weiteren Ausführungsform sind der erste Längslenkerabschnitt und der zweite Längslenkerabschnitt des ersten Längslenkers lösbar miteinander verbunden und/ oder der erste Längslenkerabschnitt und der zweite Längslenkerabschnitt des zweiten Längslenkers lösbar miteinander verbunden. Diese Verbindung oder diese Verbindungen können beispielsweise eine Verschraubung sein. Sind beide Verbindungen lösbar, kann die Verbundlenkerachse auf einfache Art und Weise demontiert werden, beispielsweise bei einem Reparaturfall. Es muss nicht die gesamte Verbundlenkerachse getauscht werden, sondern nur das defekte Bauelement, z. B. das Torsionsprofil. Zudem kann die Verbundlenkerachse kostengünstig hergestellt werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform sind der erste Längslenkerabschnitt und der zweite Längslenkerabschnitt des ersten Längslenkers fest miteinander verbunden und/oder dass der erste Längslenkerabschnitt und der zweite Längslenkerabschnitt des zweiten Längslenkers fest miteinander verbunden. Diese Verbindung oder diese Verbindungen können beispielsweise stoffschlüssig, z. B. Klebeverbindungen sein. Beispielsweise können der erste Längslenkerabschnitt und der zweite Längslenkerabschnitt des ersten Längslenkers fest miteinander verbunden und der erste Längslenkerabschnitt und der zweite Längslenkerabschnitt des zweiten Längslenkers lösbar miteinander verbunden sein.
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.
Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Verbundlenkerachse, welche bereits in der vorhergehenden Beschreibung beschrieben wurde, wird das erste lenkerseitige Ende des Torsionsprofils mit seiner Hinterschneidung durch die Aussparung des ersten Längslenkerabschnitts des ersten Längslenkers gesteckt, und das zweite lenkerseitige Ende des Torsionsprofils mit seiner Hinterschneidung durch die Aussparung des ersten Längslenkerabschnitts des zweiten Längslenkers gesteckt. Das Torsionsprofil wird derart gedreht, dass die Hinterschneidung des ersten lenkerseitigen Endes des Torsionsprofils und die Hinterschneidung des zweiten lenkerseitigen Endes des Torsionsprofils in den Einrastbereichen der beiden ersten Längslenkerabschnitte einrasten. Der erste Längslenkerabschnitt des ersten Längslenkers wird mit dem zweiten Längslenkerabschnitt des ersten Längslenkers verbunden und der erste Längslenkerabschnitt des zweiten Längslenkers wird mit dem zweiten Längslenkerabschnitt des zweiten Längslenkers verbunden. Diese Verbindungen sind vorzugsweiselösbar ausgeformt.
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.
Anhand der im Folgenden erläuterten Figuren werden Ausführungsbeispiele und Details der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Explosionsdarstellung eines Ausschnitts einer Verbundlenkerachse nach einem Ausführungsbeispiel vor dem Fügen,
2 eine schematische Explosionsdarstellung des Ausschnitts der Verbundlenkerachse nach dem Ausführungsbeispiel aus 1 während des Fügens, und
3 eine schematische Darstellung des Ausschnitts der Verbundlenkerachse nach dem Ausführungsbeispiel aus 1 nach dem Fügen.
1 zeigt eine schematische Explosionsdarstellung eines Ausschnitts einer Verbundlenkerachse 1 vor dem Fügen nach einem Ausführungsbeispiel. Die Verbundlenkerachse 1 weist ein Torsionsprofil 2 und zwei Längslenker 3 auf. Die Verbundlenkerachse 1 ist symmetrisch, daher ist aus Übersichtlichkeitsgründen lediglich der erste Längslenker 3 und ein Abschnitt des Torsionsprofils 2 mit einem ersten lenkerseitigen Ende 6 dargestellt.
Das Torsionsprofil 2 weist ein erstes lenkerseitiges Ende 6 und ein zweites lenkerseitiges Ende, welches hier nicht dargestellt ist, auf. Das Torsionsprofil 2 erstreckt sich von dem ersten lenkerseitigen Ende 6 zu dem zweiten lenkerseitigen Ende. Das Torsionsprofil 2 ist rohrförmig ausgeformt und aus einem FKV ausgebildet. Das Torsionsprofil 2 weist über seine gesamte Längsachse einen elliptischen Querschnitt auf. Die Erstreckung des Torsionsprofils in eine erste Richtung 9 ist größer als in eine zweite Richtung 10. Diese beiden Richtungen 9, 10 sind zueinander senkrecht. Mit einer dritten Richtung 11, die koaxial einer Längsachse des Torsionsprofils 2 ist, bilden die erste 9 und die zweite Richtung 10 ein kartesisches Koordinatensystem. An dem ersten lenkerseitigen Ende 6 weist das Torsionsprofil 2 eine Hinterschneidung 7 auf. Diese Hinterschneidung 7 erstreckt sich um den gesamten Umfang der Mantelfläche des ersten lenkerseitigen Endes 6 des Torsionsprofils 2 und weist somit einen elliptischen Querschnitt auf. Die Hinterschneidung 7 weist in die erste Richtung 9 eine größere Erstreckung auf als das Torsionsprofil 2 ohne Hinterschneidung 7. Die Hinterschneidung 7 weist in die zweite Richtung 10 eine größere Erstreckung auf als das Torsionsprofil 2 ohne Hinterschneidung 7. Selbstverständlich weißt das Torsionsprofil 7 an seinem zweiten lenkerseitigen Ende ebenfalls eine Hinterschneidung auf, was hier nicht dargestellt ist.
Der erste Längslenker 3 weist ein radseitiges Ende 13 und ein karosserieseitiges Ende 14 auf, wobei sich der erste Längslenker 3 von dem radseitigen Ende 13 zu dem karosserieseitigen Ende 14 erstreckt. Der erste Längslenker 3 ist zweigeteilt ausgeformt aus einem ersten Längslenkerabschnitt 3a und einem zweiten Längslenkerabschnitt 3b. Die Teilung des ersten Längslenkers 3 erfolgt entlang einer Längsachse des ersten Längslenkers 3. Die Längsachse des ersten Längslenkers 3 ist definiert durch das radseitige Ende 13 und das karosserieseitige Ende 14.
Der erste Längslenkerabschnitt 3a weist einen torsionsprofilseitigen Bereich 4 des ersten Längslenkers 3 auf. Zudem weist der erste Längslenkerabschnitt 3a eine Aussparung 5 und einen Einrastbereich 8 für das erste lenkerseitige Ende 6 des Torsionsprofils 2 auf. Die Aussparung 5 ist hierbei ein materialfreier Bereich des ersten Längslenkerabschnitts 3a, durch welchen das erste lenkerseitige Ende 6 des Torsionsprofils 2 mit der Hinterschneidung 7 während eines Fügens gesteckt werden kann. Die Aussparung 5 ist derart ausgeformt, dass sie in Form und Größe geeignet ist, das erste lenkerseitige Ende 6 des Torsionsprofils 2 mit der Hinterschneidung 7 aufzunehmen. Die Aussparung 5 ist z. B. eine Bohrung. Benachbart zu der Aussparung 5 ist der Einrastbereich 8 angeordnet. Dieser Einrastbereich 8 ist in die zweite Richtung 10 orientiert. Der Einrastbereich 8 ist als eine Nut in dem ersten Längslenkerabschnitt 3a ausgebildet. Dieser Einrastbereich 8 ist auf derjenigen Seite des ersten Längslenkerabschnitts 3a angeordnet, die dem zweiten Längslenkerabschnitt 3b des ersten Längslenkers 3 zugewandt ist. Der Einrastbereich 8 ist ausgeformt als zwei Ellipssegmente, welche gleichförmig gespiegelt zueinander sind und einander gegenüber liegen. Die Ausformung der Ellipssegmente richtet sich hierbei nach der Ausformung der Hinterschneidung 7 des ersten lenkerseitigen Endes 6 des Torsionsprofils 2. In anderen Worten bildet der Einrastbereich 8 die Erstreckung der Hinterschneidung 7 in die erste Richtung 9 auf der zweiten Richtung 10, d. h. um 90° gedreht ab. Zudem weist der erste Längslenkerabschnitt 3a vier Bohrungen 15 auf, mittels welchen eine Verbindung in Form einer Verschraubung des ersten Längslenkerabschnitts 3a mit dem zweiten Längslenkerabschnitt 3b ausgebildet werden kann. Hierzu sind vier Schrauben 12 nötig.
Der zweite Längslenkerabschnitt 3b weist das radseitige Ende 13 und das karosserieseitige Ende 14 auf. Zudem weist der zweite Längslenkerabschnitt 3b ebenfalls vier Bohrungen auf, welche hier auf Grund der Perspektive nicht zu erkennen sind, mittels welchen die Verschraubung des ersten Längslenkerabschnitts 3a ausgebildet werden kann. Der erste Längslenkerabschnitt 3a und der zweite Längslenkerabschnitt 3b sind hierbei aus dem gleichen metallischen Material ausgeformt.
Die Verbundlenkerachse 1 ist somit in einer Multimaterialbauweise ausgeführt. Das Verbinden des Torsionsprofils 1 mit dem ersten Längslenker 3 und dem zweiten Längslenker ist trotz der Multimaterialweise ohne Probleme möglich. Sämtliche Verbindungen, d. h. die Verbindung zwischen dem ersten Längslenkerabschnitt 3a und dem zweiten Längslenkerabschnitt 3b sowie die Verbindung zwischen dem Torsionsprofil 2 und dem ersten Längslenker 3 sind lösbar ausgebildet. Somit ist die Verbundlenkerachse 1 auf einfache Art und Weise montierbar und demontierbar, z. B. bei Reparaturmaßnahmen. Es muss im Schadensfall nicht die gesamte Verbundlenkerachse 1 getauscht werden, sondern nur das defekte Bauelement. Zudem können die einzelnen Bauelemente der Verbundlenkerachse 1 und die gesamte Verbundlenkerachse 1 kostengünstig hergestellt werden. 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.
2 zeigt eine schematische Explosionsdarstellung des Ausschnitts der Verbundlenkerachse nach dem Ausführungsbeispiel aus 1 während des Fügens. Dargestellt sind dieselben Bauelemente der Verbundlenkerachse 1 wie in 1. Im Vergleich zu 1 ist das Torsionsprofil 2 mit seinem ersten lenkerseitigen Ende 6 mit der Hinterschneidung 7 durch die Aussparung 5 des ersten Längslenkerabschnitts 2 gesteckt und um 90° gedreht. Das Drehen des Torsionsprofils 2 erfolgt erst nachdem das Torsionsprofil mit seinem ersten lenkerseitigen Ende 6 mit der Hinterschneidung 7 durch die Aussparung 5 hindurch gesteckt worden ist. Die Aussparung 5 ist derart ausgeformt, dass diese Drehbewegung ungehindert erfolgen kann. Auf Grund der Drehung weist das Torsionsprofil 2 und die Hinterschneidung 7 in die zweite Richtung 10 eine größere Erstreckung aus als in die erste Richtung 9. Die Hinterschneidung 7 kann nach dieser Drehung in dem Einrastbereich 8 des ersten Längslenkerabschnitts 3a des ersten Längslenkers 3 einrasten. Der Einrastbereich 8 ist passend für die Hinterschneidung 7 ausgebildet. Dies heißt, dass sich das Torsionsprofil 2 nach dem Einrasten der Hinterschneidung 7 in dem Einrastbereich 8 nicht mehr um seine Längsachse drehen kann. Die Längsachse des Torsionsprofils 2 ist hierbei von dem ersten lenkerseitigen Ende 6 zu dem zweiten lenkerseitigen Ende des Torsionsprofils 2 in Richtung der dritten Richtung 11 definiert. Nach dem Einrasten ist das Torsionsprofil 2 formschlüssig und lösbar mit dem ersten Längslenkerabschnitt 3a des ersten Längslenkers 3 verbunden.
3 zeigt eine schematische Darstellung des Ausschnitts der Verbundlenkerachse 1 nach dem Ausführungsbeispiel aus 1 nach dem Fügen. Nach dem Fügen ist das erste lenkerseitige Ende 6 des Torsionsprofils 2 mit dem ersten Längslenkerabschnitt 3a des ersten Längslenkers 3 lösbar und formschlüssig verbunden. Außerdem ist der erste Längslenkerabschnitt 3a mit dem zweiten Längslenkerabschnitt 3b des ersten Längslenkers 3 mittels einer Verschraubung lösbar, kraftschlüssig- und formschlüssig verbunden. Das Torsionsprofil 2 ist im Vergleich zu 1 immer noch um 90° gedreht, weist also dieselbe Orientierung auf wie in 2. Die Verbundlenkerachse 1 weist auf Grund der Multimaterialbauweise der Verbundlenkerachse 1 und der rohrförmigen Ausformung des Torsionsprofils 2 eine geringere Gesamtmasse auf als eine herkömmliche Verbundlenkerachse, die z. B. vollständig aus einem metallischen Material ausgeformt ist.
Die hier dargestellten Beispiele sind nur beispielhaft gewählt. Beispielsweise kann das Torsionsprofil einen anderen Querschnitt aufweisen, z. B. einen ovalen oder rechteckigen Querschnitt. Der Querschnitt des Torsionsprofils kann sich entlang der Längsachse des Torsionsprofils ändern. Außerdem kann die Hinterschneidung eine andere Ausformung aufweisen, z. B. kann die Hinterschneidung nur in einem Teilbereich der Mantelfläche des Torsionsprofils angeordnet sein, z. B. als ein einzelner Zapfen oder als ein oder mehrere Segmente entlang des Umfangs des Torsionsprofils. Zudem kann der Einrastbereich des ersten Längslenkerabschnitts eine andere Form aufweisen, die jedoch an die Ausformung der Hinterschneidung des Torsionsprofils angepasst sein muss. Ist die Hinterschneidung beispielsweise als ein einzelner Zapfen oder als ein Segment ausgeformt, weist der Einrastbereich eben diese Form auf. Weiterhin kann die Verbindung des ersten Längslenkerabschnitts mit dem zweiten Längslenkerabschnitt unlösbar ausgeformt sein. Der erste Längslenkerabschnitt und der zweite Längslenkerabschnitt können z. B. mehr oder weniger Bohrungen aufweisen als dargestellt. Beispielsweise kann das Torsionsprofil aus einem metallischen Material ausgeformt sein.
Bezugszeichenliste

1: Verbundlenkerachse
2: Torsionsprofil
3: Längslenker
3a: erster Längslenkerabschnitt
3b: zweiter Längslenkerabschnitt
4: torsionsprofilseitiger Bereich
5: Aussparung
6: lenkerseitiges Ende
7: Hinterschneidung
8: Einrastbereich
9: erste Richtung
10: zweite Richtung
11: dritte Richtung
12: Schraube
13: radseitiges Ende
14: karosserieseitiges Ende
15: Bohrung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 06042988 A1 [0003]

Claims

Verbundlenkerachse (1) für ein Fahrzeug umfassend ein Torsionsprofil (2) und zwei Längslenker (3), wobei das Torsionsprofil (2) ein erstes lenkerseitiges Ende (6) und ein zweites lenkerseitiges Ende (6) aufweist, wobei jeder Längslenker (3) einen ersten Längslenkerabschnitt (3a) mit einem torsionsprofilseitigen Bereich (4) und einen zweiten Längslenkerabschnitt (3b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder erste Längslenkerabschnitt (3a) an seinem torsionsprofilseitigen Bereich (4) eine Aussparung (5) für eines der lenkerseitigen Enden (6) des Torsionsprofils (2) aufweist, dass das erste lenkerseitige Ende (6) des Torsionsprofils (2) mit dem ersten Längslenkerabschnitt (3a) eines ersten Längslenkers (3) lösbar verbunden ist, und dass das zweite lenkerseitige Ende (6) des Torsionsprofils (2) mit dem ersten Längslenkerabschnitt (3a) eines zweiten Längslenkers (3) lösbar verbunden ist, wobei die beiden Längslenkerabschnitte (3a, 3b) jedes Längslenkers (3) miteinander verbunden sind.
Verbundlenkerachse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Torsionsprofil (2) an jedem seiner lenkerseitigen Enden (6) eine Hinterschneidung (7) aufweist und dass jeder erste Längslenkerabschnitt (3a) einen Einrastbereich (8) benachbart zu seiner Aussparung (5) aufweist, wobei die Hinterschneidung (7) des ersten lenkerseitigen Endes (6) mit dem Einrastbereich (8) des ersten Längslenkerabschnitts (3a) des ersten Längslenkers (3) formschlüssig verbunden ist und die Hinterschneidung (7) des zweiten lenkerseitigen Endes (6) mit dem Einrastbereich (8) des ersten Längslenkerabschnitts (3a) des zweiten Längslenkers (3) formschlüssig verbunden ist.
Verbundlenkerachse (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Torsionsprofil (2) rohrförmig ausgeformt ist.
Verbundlenkerachse (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Torsionsprofil (2) zumindest an seinen lenkerseitigen Enden (6) einen Querschnitt aufweist, welcher sich in eine erste Richtung (9) weiter erstreckt als in eine zweite Richtung (10), wobei diese beiden Richtungen (9, 10) zueinander senkrecht sind.
Verbundlenkerachse (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Torsionsprofil (2) aus einem Faserkunststoffverbund ausgeformt ist.
Verbundlenkerachse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Torsionsprofil (2) aus einem metallischen Material ausgeformt ist.
Verbundlenkerachse (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Längslenkerabschnitt (3a) und der zweite Längslenkerabschnitt (3b) des ersten Längslenkers (3) lösbar miteinander verbunden sind und/ oder dass der erste Längslenkerabschnitt (3a) und der zweite Längslenkerabschnitt (3b) des zweiten Längslenkers (3) lösbar miteinander verbunden sind.
Verbundlenkerachse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Längslenkerabschnitt (3a) und der zweite Längslenkerabschnitt (3b) des ersten Längslenkers (3) fest miteinander verbunden sind und/oder dass der erste Längslenkerabschnitt (3a) und der zweite Längslenkerabschnitt (3b) des zweiten Längslenkers (3) fest miteinander verbunden sind.
Verbundlenkerachse (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Längslenker (3) aus einem metallischen Material ausgeformt sind.
Verfahren zur Herstellung einer Verbundlenkerachse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass – das erste lenkerseitige Ende (6) des Torsionsprofils (2) mit seiner Hinterschneidung (7) durch die Aussparung (5) des ersten Längslenkerabschnitts (3a) des ersten Längslenkers (3) gesteckt wird, und das zweite lenkerseitige Ende (6) des Torsionsprofils (2) mit seiner Hinterschneidung (7) durch die Aussparung (5) des ersten Längslenkerabschnitts (3a) des zweiten Längslenkers (3) gesteckt wird, – das Torsionsprofil (2) derart gedreht wird, dass die Hinterschneidung (7) des ersten lenkerseitigen Endes (6) des Torsionsprofils (2) und die Hinterschneidung (7) des zweiten lenkerseitigen Endes (6) des Torsionsprofils (2) in den Einrastbereichen (8) der beiden ersten Längslenkerabschnitte (3a) einrasten, – der erste Längslenkerabschnitt (3a) des ersten Längslenkers (3) mit dem zweiten Längslenkerabschnitt (3b) des ersten Längslenkers (3) verbunden wird und der erste Längslenkerabschnitt (3a) des zweiten Längslenkers (3) mit dem zweiten Längslenkerabschnitt (3b) des zweiten Längslenkers (3) verbunden wird.
Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug eine Verbundlenkerachse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.