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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Federlenker für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
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Typische Einzelradaufhängungen für Fahrzeuge weisen mehrere Lenker auf, die einen Radträger mit der Karosserie des Fahrzeugs bis zu einem gewissen Ausmaß gelenkig verbinden, derart, dass das am Radträger drehbar gelagerte Rad auch bei seinen Hubbewegungen möglichst günstige Positionen hinsichtlich Spur und Sturz einnimmt. Einer dieser Lenker ist der Federlenker. Dieser dient in einer Einzelradaufhängung neben der Führung eines Radträgers der Abstützung einer Feder oder einer Feder-Dämpfer-Anordnung.
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Bekannte Federlenker sind durch Federlenkschalen gebildet, welche eine Federauflage für die Aufnahme der Feder aufweisen. Die wechselnde Belastung der Dämpfkräfte kann jedoch Bereich der Federauflage zu einer unerwünschten Aufweitung einer derartigen Federlenkerschale führen. Außerdem sind Federlenkschalen in der Herstellung teuer.
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In der
DE 101010051741 ist ein herstellungseffizienterer Federlenker aus einem Leichtmetallstrangpressprofil mit einem Pi-förmigem Querschnitt offenbart, welcher eine höhere Steifigkeit im Vergleich mit herkömmlichen Federlenkern, welche durch Federlenkschalen gebildet sind, aufweist.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Federlenker mit einem herstellungseffizienten Aufbau zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungsformen sind Gegenstand der Beschreibung, der beiliegenden Zeichnungen sowie der Figuren.
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Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die obige Aufgabe durch einen Federlenker gelöst werden kann, welcher im Wesentlichen einteilig, beispielsweise aus Verbundkunststoff, gefertigt ist. Zur Erhöhung der dynamischen Stabilität des Federlenkers wird zumindest ein Windabweiser gebildet, welcher die auf den Federlenker einwirkenden Luftströmungskräfte ableitet.
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Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung einen Federlenker für die Aufnahme einer Feder einer Radaufhängung eines Fahrzeugs, mit einem einteiligen Formteil, wobei das einteilige Formteil die folgenden Merkmale aufweist: eine Bodenplatte mit einem ersten Bodenrand und einem zweiten Bodenrand, wobei in der Bodenplatte ein Plateau für die Auflage der Feder geformt ist, eine erste Profilrippe und eine zweite Profilrippe für die Befestigung des Federlenkers an einem Fahrzeugbauteil, wobei die erste Profilrippe und die zweite Profilrippe auf der Bodenplatte angeordnet sind, wobei die erste Profilrippe zumindest abschnittsweise entlang des ersten Bodenrandes verläuft, wobei die zweite Profilrippe zumindest abschnittsweise entlang des zweiten Bodenrandes verläuft.
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Das Formteil kann ein Pressformteil sein.
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Mit dem Begriff „einteilig” ist ein integraler Aufbau aus einem oder aus mehreren Materiallagen gemeint, welche untrennbar miteinander verbunden sind.
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Durch die einstückige bzw. einteilige Bauweise des Formteils können die Herstellungskosten reduziert werden. Darüber hinaus kann auf diese Weise die Bodenplatte geformt werden, welche die Steifigkeit des Federlenkers insgesamt erhöht. Außerdem erlaubt die Bodenplatte eine Positionierung der Profilrippen, welche für die Steifigkeit des Federlenkers vorteilhaft ist.
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Das Plateau kann durch ein Auswölben oder ein Ausformen der Bodenplatte realisiert werden. Das einstückige Formteil kann beispielswese durch Fließpressen realisiert werden. Aufgrund der Form des einstückigen Formteils ist zudem auch die Entformung einfach, und es können einfache Spritzgusswerkzeuge eingesetzt werden.
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Die Profilrippen erhöhen die Steifigkeit des Federlenkers in der Einbaulage in Richtung der Fahrzeugvertikalachse.
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Gemäß einer Ausführungsform ist zwischen dem ersten Bodenrand und der ersten Profilrippe ein Windabweiser aus einem Flächenabschnitt der Bodenplatte geformt.
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Zur weiteren Verringerung des Gewichts ist der Windabweiser bzw. Aeroabweiser vorgesehen, welcher an der Unterseite der Bodenplatte strömende Luft bei Fahrt des Fahrzeugs abweist. Dadurch werden die Aerodynamik und somit die Stabilität des Federlenkers verbessert, sodass für das einstückige Formteil insgesamt weniger Material benötigt wird. Der Windabweiser ist ferner vorteilhaft für die Bauteileintegration.
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In einer Ausführungsform verläuft der Windabweiser bzw. der Flächenabschnitt winklig, insbesondere rechtwinklig, zu der ersten Profilrippe, insbesondere zu einer dem Flächenabschnitt zugewandten Seitenwandung der ersten Profilrippe. Dadurch wird die an der Bodenplatte vorbeiströmende Luft von der ersten Profilrippe ferngehalten.
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In einer Ausführungsform ist der Windabweiser bzw. Flächenabschnitt an den Ecken abgerundet. Dadurch wird die Aerodynamik des Windabweisers noch weiter verbessert.
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In einer Ausführungsform ist die Bodenplatte geschlossen, insbesondere durchbruchsfrei. Dadurch wird eine besonders einfache Herstellung des Federlenkers bei gleichzeitiger Stabilitätserhöhung erreicht. Aufgrund der einteiligen Bauweise können die wesentlichen Elemente des Federlenkers integral geformt werden, sodass die Ausbildung von Durchbrüchen nicht notwendig ist. Dadurch verbessert sich zudem die Aerodynamik des Federlenkers.
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In einer Ausführungsform weist das einteilige Formteil ferner zumindest eine Verstärkungsrippe auf, welche zwischen dem Flächenabschnitt und einer dem Flächenabschnitt zugewandten Seitenwandung der ersten Profilrippe angeordnet ist. Die Verstärkungsrippe ist quer zur Erstreckungsrichtung der ersten Profilrippe angeordnet. Mit anderen Worten zeigt eine Flächennormale der Verstärkungsrippe in Längsrichtung des Federlenkers. Durch die eine oder mehrere Verstärkungsrippen wird die Steifigkeit des Aeroabweisers erhöht.
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In einer Ausführungsform schließt eine Seitenwandung der zweiten Profilrippe zumindest teilweise bündig an den zweiten Bodenrand an. Die Seitenwandung bildet somit zumindest abschnittsweise den zweiten Bodenrand.
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In einer Ausführungsform ist ein Bodenrandabschnitt mit dem zweiten Bodenrand zum Plateau hin abgewinkelt, wobei zwischen dem abgewinkelten Bodenabschnitt und der zweiten Profilrippe ein weiterer Flächenabschnitt angeordnet ist. Der abgewinkelte Bodenrandabschnitt und der weitere Flächenabschnitt formen den weiteren Windabweiser.
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In einer Ausführungsform erstreckt sich der abgewinkelte Bodenrandabschnitt zumindest abschnittsweise über die Seitenwandung der zweiten Profilrippe hinaus und formt einen weiteren Windabweiser. Der weitere Windabweiser (Aeroabweiser) ist vorgesehen, um eine bei Fahrt entstehende Luftströmung seitlich am Federlenker vorbeiströmen zu lassen, wodurch die aerodynamischen Eigenschaften des Federlenkers noch weiter verbessert werden.
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In einer Ausführungsform sind der Windabweiser und der weitere Windabweiser an gegenüberliegenden Seitenabschnitten des Federlenkers angeordnet.
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In einer Ausführungsform verläuft der weitere Windabweiser rechtwinklig zu dem Windabweiser. Dadurch werden die Luftströmungen entlang und seitlich des Federlenkers geführt.
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In einer Ausführungsform sind auf der ersten Profilrippe und auf der zweiten Profirippe jeweils abschnittsweise Längsrippen angeordnet. Die Längsrippen sind beispielsweise schmaler als die Profilrippen und bilden weitere Verstärkungsstege. Außerdem tragen die Längsrippen zu einer weiteren Windabweisung, wodurch die aerodynamischen Eigenschaften des Federlenkers noch weiter verbessert werden.
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In einer Ausführungsform formen das erste Ende der ersten Profilrippe und das erste Ende der zweiten Profilrippe ein erstes Lagerende des Federlenkers, wobei die zweiten Enden der ersten Profilrippe und der zweiten Profilrippe ein zweites Lagerende des Federlenkers formen. Die Lagerenden können beispielsweise für die Aufnahme von Elastomerlagern vorgesehen sein.
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In einer Ausführungsform sind die erste Profilrippe und die zweite Profilrippe an dem ersten Lagerende einander gegenüber angeordnet und weisen zueinander fluchtend ausgerichtete Lageröffnungen für die Aufnahme eines Lagers auf, und wobei die erste Profilrippe und die zweite Profilrippe an dem zweiten Lagerende zusammengeführt sind, und wobei in dem zweiten Lagerende eine weitere Lageröffnung für die Aufnahme eines weiteren Lagers gebildet ist. Die jeweiligen Lagerenden erstrecken sich beispielsweise über die Bodenplatte. Die ersten Lagerenden formen parallele Stege, zwischen welchen eine Lagerhülse angeordnet werden kann. Das zweite Lagerende ist zusammengeführt und formt einen einzigen Steg für die Aufnahme des Lagers, beispielsweise eines Elastomerlagers.
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In einer Ausführungsform ist das einteilige Formteil aus einem Verbundkunststoff, insbesondere aus einem Glasfaserkunststoff, geformt. Dadurch können sowohl das Gewicht als auch die Herstellungskosten des Federlenkers niedrig gehalten werden. Die Stabilität des Federlenkers wird zusätzlich durch den jeweiligen Windabweiser erhöht.
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Das einteilige Formteil kann jedoch auch aus einem Metallguss, beispielsweise Aluminiumguss, gefertigt sein.
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In einer Ausführungsform ist das Formteil aus einer Mehrzahl von Verbundkunststofflagen geformt, wobei eine den jeweiligen Windabweiser und/oder die Bodenplatte formende Verbundkunststofflage eine geringere Zugfestigkeit als eine das Plateau formende Kunststofflage aufweist. Die Zugfestigkeit des Federlenkers erhöht sich somit mit zunehmendem Abstand von der Bodenplatte. Dadurch wird ein besonders effizienter Materialeinsatz ermöglicht.
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In einer Ausführungsform ist das Plateau ein Hohlplateau. Bodenseitig ist das Plateau bevorzugt hohl, was durch eine Ausformung der Bodenplatte oder durch Spritzguss realisiert werden kann. Dadurch wird das Gewicht des Federlenkers noch weiter reduziert.
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In einer Ausführungsform weist der Federlenker eine Federauflage auf, welche auf dem Plateau angeordnet ist und für die Aufnahme eins Endes der Feder vorgesehen ist. Die Federauflage kann aus Metall bestehen und mit dem Plateau kraftschlüssig, beispielsweise durch Schrauben, befestigt sein. Dadurch wird das einteilige Formteil im Falls der Verwendung von Verbundkunststoffen gegenüber einem Federende geschützt.
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Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:
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1 eine Ansicht des Federlenkers;
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2 eine Ansicht des Federlenkers;
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3 eine Ansicht des Federlenkers;
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4 eine Ansicht des Federlenkers;
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5A, 5B eine Ansicht des Federlenkers;
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6 eine Ansicht des Federlenkers;
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7A, 7B eine Ansicht des Federlenkers; und
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8 eine Ansicht des Federlenkers.
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1 zeigt einen Federlenker 100 für die Aufnahme einer in 1 nicht dargestellten Feder einer Radaufhängung eines Fahrzeugs. Der Federlenker 100 umfasst ein einteiliges Formteil 101, wobei das einteilige Formteil 101 die folgenden Merkmale aufweist: eine Bodenplatte 103 mit einem ersten Bodenrand 105 und einem zweiten Bodenrand 107, wobei in der Bodenplatte 103 ein Plateau 109 für die Auflage der Feder geformt ist.
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Das einteilige Formteil 101 umfasst ferner eine erste Profilrippe 111 und eine zweite Profilrippe 113 für die Befestigung des Federlenkers 100 an einem Fahrzeugbauteil, beispielsweise an einem Fahrzeugkarosserieteil oder einem Rahmen, wobei die erste Profilrippe 111 und die zweite Profilrippe 113 auf der Bodenplatte 103 angeordnet sind, wobei die erste Profilrippe 111 zumindest abschnittsweise entlang des ersten Bodenrandes 105 verläuft, wobei die zweite Profilrippe 113 zumindest abschnittsweise entlang des zweiten Bodenrandes 107 verläuft, und wobei zwischen dem ersten Bodenrand 105 und der ersten Profilrippe 111 ein vorteilhafter, jedoch optionaler Windabweiser 115 aus einem Flächenabschnitt 113 der Bodenplatte 103 geformt ist.
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Optional ist auf dem Plateau 109 eine Federauflage 117, beispielsweise aus Metall oder Kunststoff, angeordnet und vorgesehen, die Feder abzustützen.
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Die Profilrippen 111, 113 verlaufen stegartig auf der Bodenplatte 103 in Längsrichtung des Federlenkers 101 und formen mit ihren ersten Enden 119-1, 119-2 ein erstes Lagerende 121 des Federlenkers 101. Die ersten Enden 119-1, 119-2 der Profilrippen 111, 113 ragen beispielsweise über die Bodenplatte 103 stegartig hinaus und sind jeweils mit einer Lageröffnung 123-1, 123-2 für die Aufnahme eines in 1 nicht dargestellten Lagers zur Befestigung an dem Fahrzeugbauteil versehen.
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An dem ersten Lagerende 121 sind ferner weitere optionale Lageröffnungen 124-1, 124-2 vorgesehen, welche mit den Lageröffnungen 123-1, 123-2 für die Befestigung des Federlenkers 101 dienen.
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An einem dem ersten Lagerende 121 des Federlenkers 101 gegenüberliegenden zweiten Lagerende 125 laufen die Profilrippen 111, 113 zusammen und vereinigen sich mit den zweiten Enden 127-1, 127-2 zu dem zweiten Lagerende 125, das einstückig und für die Aufnahme eines in 1 nicht dargestellten Lagers, beispielsweise eines Elastomerlagers, vorgesehen sind. Hierzu ist in dem zweiten Lagerende 125 eine Lageröffnung 129 gebildet, in welche das Lager beispielsweise anpressbar ist. Das zweite Lagerende 125 dient zur radseitigen Befestigung des Federlenkers 101.
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Eine nach außen weisende Seitenwandung 131 der ersten Profilrippe 111 und der den Windabweiser 115 formende Flächenabschnitt 117 sind winklig zueinander angeordnet, beispielsweise unter einem Winkel von 90 Grad. Der Windabweiser 115 formt damit einen Flügel, durch welchen der Fahrtwind geführt wird. Der Windabweiser 115 ist an den Ecken abgerundet, wobei der Flächenabschnitt 117 zum zweiten Lagerende 125 hin flächenmäßig zunimmt. Dies kann durch die Zusammenführung der Profilrippen 111, 113 auf der Bodenplatte 103 realisiert werden.
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Zur Stabilisierung des Windabweisers 115 sind ferner Verstärkungsrippen 133 vorgesehen.
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Die Profilrippen 111, 113 verlaufen beidseits des Plateaus 109, welches mit den Profilrippen 111, 113 einstückig gebildet ist und diese zusätzlich stabilisiert. Das Plateau 109 kann eine kreisrunde, ovale oder rechteckige Grundform aufweisen, wobei das Plateau 109 im Bereich der Federauflage einen kreisrunden Vorsprung 135 aufweisen kann.
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Ein Bodenrandabschnitt 137 des Bodens 103 ist mit dem zweiten Bodenrand 107 zum Plateau 109 hin abgewinkelt ist, wobei zwischen dem abgewinkelten Bodenabschnitt 137 und der zweiten Profilrippe ein weiterer Flächenabschnitt 201 angeordnet ist, welcher in 2 sichtbar ist. Der abgewinkelte Bodenabschnitt 137 formt zusammen mit dem weiteren Flächenabschnitt einen weiteren Windabweiser 139, welcher die aerodynamische Stabilität des Federlenkers 100 noch weiter erhöht. Der weitere Windabweiser 139 ist im Bereich des zweiten Lagerendes 125 angeordnet. Im Bereich des ersten Lagerendes 121 schließt die zweite Profilrippe 113 mit dem zweiten Bodenrand 107 bündig ab.
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Auf die Profilrippen 111, 113 sind ferner Längsrippen 141-1, 141-2 angeordnet.
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Zwischen dem Plateau 109 und dem zweiten Lagerende 125 ist ferner eine Nische 143 gebildet, welche durch den Boden 103 nach unten hin und durch die Profilrippen 105, 109 seitlich begrenzt ist.
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In den 2, 3 und 4 sind weitere Ansichten des Federlenkers 100 abgebildet. Wie es in 2 dargestellt ist, schließt eine Seitenwandung 203 der zweiten Profilrippe 113 zumindest teilweise bündig an den zweiten Bodenrand 105 zum ersten Lagerende 121 hin an. Ferner ist eine Verstärkungsrippe 205 zwischen dem weiteren Flächenabschnitt 201 und der Seitenwandung 203 angeordnet.
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5A), 5B) zeigen Ansichten des Federlenkers 100 gemäß einer Ausführungsform. in den Öffnungen 123-1, 123-2, 124-1, 124-2 sind Lagerhülsen 501 angeordnet. Das Plateau 109 hat einen kreisrunden Bereich 503, welcher durch eine Berandung 505 begrenzt ist und für die Aufnahme der Federauflage 117 vorgesehen ist. 5B) zeigt eine Unteransicht des Federlenkers 101 mit einem Hohlraum 507 des Plateaus 109, welcher beispielsweise eine viereckige Grundform aufweist.
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6 zeigt eine Unteransicht des Federlenkers 100 der Bodenplatte 103, in welcher das Plateau 109 als Hohlplateau mit einem Hohlraum 601 abgebildet ist. Der Hohlraum 601 schließt beginnend mit einer viereckigen Grundform kreisrund ab.
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7A), 7B) zeigen Ansichten des Federlenkers 100 gemäß einer Ausführungsform. In 7A ist eine Explosionsansicht des Federlenkers 100 dargestellt, mit einem Federauflageelement 703, beispielsweise aus Metall, welches auf dem Plateau 109 beispielsweise durch Schrauben befestigt und für die Aufnahme der Federauflage 117 vorgesehen ist.
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8 zeigt den Federlenker 100, welcher gemäß einer Ausführungsform beispielsweise aus drei Materiallagen hergestellt ist, welche sich in der Zugfestigkeit unterscheiden. Diese unterschiedlichen Materialien können übereinander liegende Lagen formen.
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Der Federlenker 100 ist beispielsweise aus drei unterschiedlichen FVK-Materialien aufgebaut, welche entsprechend der Belastung des Federlenkers 100 in unterschiedlichen Bereichen zum Einsatz kommen. So kommt im oberen Bereich 801 des Federlenkers 100, welcher sich auf der Seite des Plateaus 109 mit der Federauflage befindet, ein härteres Material, beispielsweise einem FVK, zum Einsatz mit einer Zugfestigkeit von beispielsweise 500 MPa und einer Zugspannung von beispielsweise 170 MPa, als das Material im mittleren Bereich 803, welches ein FVK mit einer Zugfestigkeit von beispielsweise 360 MPa und einer Zugspannung von beispielsweise 120 MPa sein kann. Der jeweilige Windabweiser 117, 139 kann beispielswese aus einem FVK mit einer Zugfestigkeit und einer Zugspannung ähnlich wie die des oberen Bereichs 801 mit einer Zugfestigkeit beispielsweise 500 MPa und einer Zugspannung von beispielsweise 170 MPa sein.
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Die vorstehenden Ausführungsformen gelten analog für einen Federlenker, welcher ein 2- und 3-Punkt-Lenker (Quer- und Längslenker) ist. Beispielswiese sind diese Lenker im oberen Bereich aus einem härteren FVK-Material hergestellt als im unteren Bereich des Lenkers. Ein beispielhaftes Verhältnis zwischen den Bereichen ist eine Verteilung von 30% härteres FVK-Material zu 70% weicheres FVK-Material.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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