DE102016205850A1

DE102016205850A1 - Verbundlenkerachse, Verfahren zur Herstellung einer Verbundlenkerachse und Fahrzeug mit einer Verbundlenkerachse

Info

Publication number: DE102016205850A1
Application number: DE102016205850.9A
Authority: DE
Inventors: Ingolf Müller; Nils Mühl; Daniel Segler; Volker Wagner; Detlef Baasch; Georges Halsdorf; Stephan Pollmeyer; Tobias Dittrich; Ignacio Lobo Casanova; Manfred Bürgmann; Thomas Rupflin; Benjamin Bäumer; Witalij Knaub; Remt Blankenspeck; Daniel Wolf
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-04-07
Filing date: 2016-04-07
Publication date: 2017-10-12

Abstract

Eine Verbundlenkerachse (1) für ein Fahrzeug weist einen Torsionsbereich (2), welcher einen Mittenbereich (6) aufweist, und zwei Längslenkerbereiche (3) auf, wobei die Verbundlenkerachse (1) ein erstes Verbundlenkerachselement (4) und wenigstens ein weiteres Verbundlenkerachselement (5, 7) umfasst. Das erste Verbundlenkerachselement (4) ist einstückig ausgeformt und erstreckt sich von einem ersten Längslenkerbereich (3) über den Torsionsbereich (2) zu einem zweiten Längslenkerbereich (3), wobei das erste Verbundlenkerachselement (4) passgenau ist zu dem wenigstens einen weiteren Verbundlenkerachselement (5, 7) und stoffschlüssig mit dem wenigstens einen weiteren Verbundlenkerachselement (5, 7) verbunden ist.

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 14 und Anspruch 16.
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 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.
Aus der noch nicht veröffentlichten 102013223976.9 ist eine Mehrlenkerachse mit integriertem Hilfsrahmen aus einem Faserkunststoffverbund bekannt.
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 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 und ein Fahrzeug mit einer Verbundlenkerachse mit den Merkmalen nach Patentanspruch 1, den Merkmalen nach Patentanspruch 14 und den Merkmalen nach Patentanspruch 16 vor. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Eine Verbundlenkerachse für ein Fahrzeug weist einen Torsionsbereich, welcher einen Mittenbereich aufweist, und zwei Längslenkerbereiche auf. Die Verbundlenkerachse umfasst ein erstes Verbundlenkerachselement und wenigstens ein weiteres Verbundlenkerachselement. Das erste Verbundlenkerachselement ist einstückig ausgeformt und erstreckt sich von einem ersten Längslenkerbereich über den Torsionsbereich zu einem zweiten Längslenkerbereich. Das erste Verbundlenkerachselement ist passgenau zu dem wenigstens einen weiteren Verbundlenkerachselement und ist stoffschlüssig mit dem wenigstens einen weiteren Verbundlenkerachselement verbunden. Die Nummerierung dient hier und im gesamten Text lediglich der einfacheren Unterscheidbarkeit und gibt keine Vorrangigkeit an.
Der Torsionsbereich weist ein erstes und ein zweites lenkerseitiges Ende auf. Der Torsionsbereich erstreckt sich somit von seinem ersten lenkerseitigen Ende über seinen Mittenbereich zu seinem zweiten lenkerseitigen Ende. In anderen Worten begrenzt das erste lenkerseitige Ende den Torsionsbereich zu einer ersten Seite hin und das zweite lenkerseitige Ende begrenzt den Torsionsbereich zu einer zweiten Seite hin. Hierbei kann der Torsionsbereich an seinem Mittenbereich einen kreisförmigen, halbkreisförmigen, elliptischen, halbelliptischen, polygonalen, v-förmig, i-förmig, c-förmig, L-förmig oder anderen geeigneten Querschnitt aufweisen. Der Querschnitt kann sich entlang einer Längsachse des Torsionsbereichs ändern. Der Mittenbereich des Torsionsbereichs kann beispielsweise rohrförmig, ausgefüllt oder vorzugsweise als offener Querschnitt ausgebildet sein. Ein offener Querschnitt ist definiert als ein Querschnitt, der an wenigstens einem Abschnitt einen materialfreien Bereich aufweist, beispielsweise eine offene Seite aufweist. Der offene Querschnitt ist somit nicht vollständig geschlossen. Eine Längsachse des Torsionsbereichs ist hierbei von dem ersten lenkerseitigen Ende zu dem zweiten lenkerseitigen Ende des Torsionsbereichs definiert und verläuft innerhalb des Mittenbereichs.
Jeder Längslenkerbereich weist einen torsionsprofilseitigen Bereich auf. Jeder Längslenkerbereich weist zudem ein karosserieseitiges Ende und ein radseitiges Ende auf. Jeder Längslenkerbereich erstreckt sich somit von seinem radseitigen Ende zu seinem karosserieseitigen Ende. Der torsionsprofilseitige Bereich ist hierbei zwischen dem radseitigen Ende und dem karosserieseitigen Ende angeordnet. 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 Längslenkerbereiche können gleichförmig ausgestaltet sein. Eine Längsrichtung eines Längslenkerbereichs ist von seinem radseitigen Ende zu seinem karosserieseitigen Ende definiert. Bei der Verwendung der Verbundlenkerachse in einem Fahrzeug sind die beiden Längslenkerbereiche in Fahrzeuglängsrichtung orientiert. Jeder Längslenkerbereich kann hierbei eine gebogene, eine gerade oder eine andere geeignete Ausformung aufweisen. Eine gebogene Ausformung heißt, dass der Bereich des Längslenkerbereichs der das radseitige Ende und das karosserieseitige Ende verbindet, eine z. B. in eine Richtung gebogene Kontur aufweist. Eine gerade Ausformung heißt, dass der Bereich des Längslenkerbereichs, der das radseitige Ende und das karosserieseitige Ende verbindet, gerade ausgeformt ist.
Das erste Verbundlenkerachselement ist einstückig ausgeformt. Ein einstückiges Element kann hierbei nicht zerstörungsfrei in Einzelelemente aufgetrennt werden und wird, ohne mehrere Einzelelemente zu verbinden, in einem Stück gefertigt. Das erste Verbundlenkerachselement erstreckt sich von dem ersten Längslenkerbereich über den Torsionsbereich zu dem zweiten Längslenkerbereich. Zumindest an den beiden Längslenkerbereichen des Verbundlenkerachselements weist dieses einen offenen Querschnitt auf. Alternativ kann das Verbundlenkerachselement insgesamt einen offenen Querschnitt aufweisen und in der Art einer Schale ausgebildet sein. Das erste Verbundlenkerachselement bildet somit eine Grundform der Außenkontur der Verbundlenkerachse ab.
Die Verbundlenkerachse weist wenigstens ein weiteres Verbundlenkerachselement auf. Selbstverständlich kann die Verbundlenkerachse mehr als ein weiteres Verbundlenkerachselement aufweisen. Das wenigstens eine weitere Verbundlenkerachselement ist ebenfalls einstückig ausgeformt. Weiterhin weist dieses einen offenen Querschnitt auf. Das wenigstens eine weitere Verbundlenkerachselement ist in der Art einer Schale ausgeformt und kann z. B. einen halbkreisförmigen, halbelliptischen, v-förmig, i-förmig, c-förmig, L-förmig oder anderen geeigneten Querschnitt aufweisen. Das wenigstens eine weitere Verbundlenkerachselement bildet zumindest einen der beiden Längslenkerbereiche ab. Alternativ kann das wenigstens eine weitere Verbundlenkerachselement sich von dem ersten Längslenkerbereich über den Torsionsbereich zu dem zweiten Längslenkerbereich erstrecken.
Das wenigstens eine weitere Verbundlenkerachselement und das erste Verbundlenkerachselement sind passgenau zueinander ausgeformt. Dies heißt, dass das erste Verbundlenkerachselement mit dem wenigstens einen weiteren Verbundlenkerachselement ineinander steckbar oder auf Stoß miteinander verbindbar ist. Der offene Bereich des ersten Verbundlenkerachselement ist dem offenen Bereich des wenigstens einen weiteren Verbundlenkerachselements zugewandt. Das erste Verbundlenkerachselement und das wenigstens eine weitere Verbundlenkerachselement sind stoffschlüssig miteinander verbunden. Diese stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise mittels einer Klebeverbindung, mittels einer Schweißverbindung, mittels einer Lötverbindung oder mittels einer anderen geeigneten stoffschlüssigen Verbindungstechnik ausgebildet sein.
Bei dem Herstellen der stoffschlüssigen Verbindung kann entweder das erste Verbundlenkerachselement in das wenigstens eine weitere Verbundlenkerachselement gesteckt werden und miteinander stoffschlüssig verbunden werden, oder das wenigstens eine weitere Verbundlenkerachselement kann in das erste Verbundlenkerachselement gesteckt werden und miteinander stoffschlüssig verbunden werden, oder das wenigstens eine weitere Verbundlenkerachselement kann auf Stoß mit dem ersten Verbundlenkerachselement verbunden werden. Werden die Verbundlenkerachselemente ineinander gesteckt, gibt es einen Abschnitt der Verbundlenkerachselemente, der sich überlappt. Dies heißt, dass entweder ein Abschnitt des ersten Verbundlenkerachselements in das wenigstens eine weitere Verbundlenkerachselement hineinragt oder dass ein Abschnitt des wenigstens einen weiteren Verbundlenkerachselements in das erste Verbundlenkerachselement hineinragt. Durch das Überlappen ist bei einer Klebeverbindung eine Klebefläche vergrößert, was die Stabilität der stoffschlüssigen Verbindung erhöht. An dem Überlappungsabschnitt kann eine Schäftung vorgesehen werden, um eine gleichförmige Spannungsüberleitung zu ermöglichen.
Vor dem Herstellen der stoffschlüssigen Verbindung kann der Bereich des ersten Verbundlenkerachselements, der stoffschlüssig mit dem wenigstens einen weiteren Verbundlenkerachselement zu verbinden ist, oberflächenbehandelt werden, beispielsweise kann dieser mit Abreißgewebe versehen werden oder aufgeraut werden, z. B. mittels Schleifen oder Druckluftstrahlen mit Sand oder einem vergleichbaren Material. Somit bietet die Oberfläche dieses Bereichs eine bessere Angriffsfläche für die stoffschlüssige Verbindung. Selbstverständlich können sowohl der Bereich des ersten Verbundlenkerachselements, der zu verbinden ist mit dem wenigstens einen weiteren Verbundlenkerachselement, als auch der Bereich des wenigstens einen weiteren Verbundlenkerachselements, der zu verbinden ist mit dem ersten Verbundlenkerachselement, vor dem Eingehen der stoffschlüssigen Verbindung oberflächenbehandelt werden. Hierbei kann der Bereich des ersten Verbundlenkerachselements auf eine andere Art oberflächenbehandelt werden als der Bereich des wenigstens einen weiteren Verbundlenkerachselements. Nach dem Herstellen der stoffschlüssigen Verbindung ist die Verbundlenkerachse vollständig ausgeformt. Der Querschnitt der Verbundlenkerachse kann hierbei geschlossen oder offen ausgebildet sein. Das erste Verbundlenkerachselement und das wenigstens eine weitere Verbundlenkerachselement schließen einen Hohlraum ein.
Ein Anpassen der Verbundlenkerachse an verschiedene Fahrzeugtypen ist auf einfache und kostengünstige Art und Weise möglich, indem die Erstreckung des Torsionsbereichs und/oder die Erstreckung der Längslenkerbereiche an den jeweiligen zur Verfügung stehenden Bauraum angepasst wird. Zudem kann die Verbundlenkerachse für denselben Fahrzeugtyp in unterschiedlichen Konfigurationen ausgebildet werden. Die Verbundlenkerachse ist kostengünstig herzustellen. Selbst bei einer Verbundlenkerachse in Multimaterialbauweise, bei welcher das erste Verbundlenkerachselement und das wenigstens eine weitere Verbundlenkerachselement aus verschiedenen Materialien ausgebildet sind, ist das Verbinden des ersten Verbundlenkerachselements mit dem wenigstens einen weiteren Verbundlenkerachselement ohne Probleme möglich.
Nach einer Ausführungsform ist jedes Verbundlenkerachselement aus einem Faserkunststoffverbund ausgeformt. Beispielsweise kann jedes Verbundlenkerachselement aus einem Kohlefaserverbund (CFK), aus einem Aramidfaserverbund (AFK), aus einem Glasfaserverbund (GFK) oder aus einem anderen geeigneten FKV ausgeformt sein. Jedes Verbundlenkerachselement kann z. B. mittels eines RTM-Verfahrens, mittels Heißpressen, mittels Pultrusion oder mittels eines Pultrusionswickelverfahrens hergestellt werden. Wird das RTM-Verfahren eingesetzt, kann jedes Verbundlenkerachselement mittels Trockenwickeln oder mittels eines Geleges hergestellt werden. Dadurch weist die Verbundlenkerachse eine geringere Masse auf als herkömmliche Verbundlenkerachsen mit einem Torsionsprofil aus einem metallischen Material. Die Verbundlenkerachse ist somit eine Leichtbau-Verbundlenkerachse. Jedes Verbundlenkerachselement ist zudem kostengünstig und auf einfache Art und Weise zu fertigen. Jedes Verbundlenkerachselement kann beispielsweise aus Nassfasern oder aus Trockenfasern ausgeformt werden. Alternativ dazu kann das erste Verbundlenkerachselement oder das wenigstens eine weitere Verbundlenkerachselement aus einem metallischen Material, beispielsweise aus Aluminium oder aus einem Stahl ausgebildet sein.
Nach einer weiteren Ausführungsform erstreckt sich das wenigstens eine weitere Verbundlenkerachselement von dem ersten Längslenkerbereich über den Torsionsbereich, welcher den Mittenbereich aufweist, zu dem zweiten Längslenkerbereich. Das wenigstens eine weitere Verbundlenkerachselement erstreckt sich über die gleichen Bereiche wie das erste Verbundlenkerachselement. Das erste Verbundlenkerachselement ist somit gleichartig zu dem wenigstens einen weiteren Verbundlenkerachselement ausgebildet. Die Verbundlenkerachse weist somit genau zwei Verbundlenkerachselemente auf. In anderen Worten formt das erste Verbundlenkerachselement eine erste Schale und das wenigstens eine weitere Verbundlenkerachselement eine zweite Schale aus, die ein erstes und einen zweites Bauelement der Verbundlenkerachse ausbilden, wobei das erste Bauelement ein oberes und des zweite Bauelement ein unteres Bauelement sind. Somit weist die Verbundlenkerachse das erste Verbundlenkerachselement und genau ein weiteres Verbundlenkerachselement auf. Beide Verbundlenkerachselemente schließen einen Hohlraum ein. Vorteilhaft hierbei ist, dass eine geringe Anzahl an Bauelementen benötigt wird, um die Verbundlenkerachse auszuformen, und dass die Verbundlenkerachse auf einfache Art und Weise herstellbar ist.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist das wenigstens eine weitere Verbundlenkerachselement derart ausgeformt, dass dieses einen Umfang des Mittenbereichs des Torsionsbereichs maximal zu einer Hälfte darstellt. Der gesamte Umfang des Mittenbereichs ist hierbei 360°. Die Hälfte des Umfangs ist hierbei 180°. Vorzugsweise weist das wenigstens eine weitere Verbundlenkerachselement eine Außenkontur auf, deren Querschnitt weniger als 180° des Umfangs des Mittenbereichs darstellt. Selbstverständlich kann zusätzlich das erste Verbundlenkerachselement eine Außenkontur aufweisen, deren Querschnitt weniger als 180° bis maximal 180° des Umfangs des Mittenbereichs darstellt. Werden dann das erste Verbundlenkerachselement und das wenigstens eine weitere Verbundlenkerachselement miteinander verbunden, wird ein offener Querschnitt der gesamten Verbundlenkerachse ausgebildet. Dies ist bezüglich der Spannungsverteilung innerhalb der Verbundlenkerachse vorteilhaft.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist die Verbundlenkerachse genau zwei weitere Verbundlenkerachselemente auf, wobei das eine weitere Verbundlenkerachselement an dem ersten Längslenkerbereich mit dem ersten Verbundlenkerachselement stoffschlüssig verbunden ist, und ein anderes weiteres Verbundlenkerachselement an dem zweiten Längslenkerbereich mit dem ersten Verbundlenkerachselement stoffschlüssig verbunden ist. Hierbei weist das erste Verbundlenkerachselement wie bereits beschrieben zumindest an den beiden Längslenkerbereichen einen offenen Querschnitt auf. Die beiden weiteren Verbundlenkerachselemente weisen wie bereits beschrieben einen offenen Querschnitt auf und sind in der Art einer Schale ausgeformt. Das eine weitere Verbundlenkerachselement entspricht dem ersten Längslenkerbereich und das andere weitere Verbundlenkerachselement entspricht dem zweiten Längslenkerbereich. Dies heißt, dass das eine weitere Verbundlenkerachselement sowohl das radseitige Ende als auch das karosserieseitige Ende aufweist sowie den torsionsprofilseitigen Bereich aufweist. Das andere weitere Verbundlenkerachselement weist sowohl das radseitige Ende als auch das karosserieseitige Ende aufweist sowie den torsionsprofilseitigen Bereich auf.
Das eine weitere Verbundlenkerachselement kann hierbei entweder in das erste Verbundlenkerachselement gesteckt werden und miteinander stoffschlüssig verbunden werden oder das erste Verbundlenkerachselement kann in das eine weitere Verbundlenkerachselement gesteckt und miteinander stoffschlüssig verbunden werden oder das erste Verbundlenkerachselement kann mit dem einen weiteren Verbundlenkerachselement auf Stoß verbunden werden. Das andere weitere Verbundlenkerachselement kann hierbei entweder in das erste Verbundlenkerachselement gesteckt werden und miteinander stoffschlüssig verbunden werden oder das erste Verbundlenkerachselement kann in das andere weitere Verbundlenkerachselement gesteckt und miteinander stoffschlüssig verbunden werden oder das erste Verbundlenkerachselement kann mit dem anderen weiteren Verbundlenkerachselement auf Stoß stoffschlüssig verbunden werden. Somit ist das erste Verbundlenkerachselement nur an den beiden Längslenkerbereichen mit dem wenigstens einen weiteren Verbundlenkerachselement verbunden. Der Mittenbereich des Torsionsbereichs ist lediglich dargestellt von dem ersten Verbundlenkerachselement. Die Verbundlenkerachse weist somit insgesamt drei Verbundlenkerachselemente auf.
Nach einer weiteren Ausführungsform sind das eine weitere Verbundlenkerachselement und das andere weitere Verbundlenkerachselement gleichförmig zueinander ausgeformt. Die beiden weiteren Verbundlenkerachselemente sind zudem zueinander gespiegelt ausgeformt. Somit können die beiden weiteren Verbundlenkerachselemente auf einfache und kostengünstige Art und Weise hergestellt werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist zumindest eines der beiden weiteren Verbundlenkerachselemente an einem torsionsprofilseitigen Bereich, welcher dem Mittenbereich des Torsionsbereichs zugewandt ist, eine Aussparung auf. Der torsionsprofilseitige Bereich begrenzt das Verbundlenkerachselement zu der Seite hin, die dem Mittenbereich des Torsionsbereichs zugewandt ist. Die Aussparung kann beispielsweise in das zumindest eine der beiden Verbundlenkerachselement hineingefräst sein. Die Aussparung ist hierbei derart ausgeformt, dass durch diese Steifigkeitssprüngen entgegengewirkt wird. Beispielsweise kann die Aussparung halbkreisförmig, dreieckig oder in Form eines Schwalbenschwanzes ausgebildet sein. Selbstverständlich kann jedes der beiden weiteren Verbundlenkerachselemente eine Aussparung an ihrem torsionsprofilseitigen Bereich aufweisen.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist jede Verbindungsstelle, an welcher das erste Verbundlenkerachselement mit dem wenigstens einen weiteren Verbundlenkerachselement verbunden ist, umfänglich mit Fasersträngen (Rovings) umwickelt. Umfänglich umwickelt heißt hierbei, dass eine Wickelverbindung hergestellt wird. Es kann z. B. die Verbindungsstelle zwischen dem ersten Verbundlenkerachselement und dem einen weiteren Verbundlenkerachselement umfänglich mit Fasersträngen umwickelt sein. Es kann zusätzlich dazu z. B. die Verbindungsstelle zwischen dem ersten Verbundlenkerachselement und dem anderen weiteren Verbundlenkerachselement umfänglich mit Fasersträngen umwickelt sein. Es kann alternativ dazu z. B. die Verbindungsstelle zwischen dem ersten Verbundlenkerachselement und dem wenigstens einen weiteren Verbundlenkerachselement umfänglich mit Fasersträngen umwickelt sein. Ein Verbindungsbereich ist definiert als derjenige Bereich, an welchem das erste Verbundlenkerachselement mit dem wenigstens einen weiteren Verbundlenkerachselement stoffschlüssig verbunden ist. Die Faserstränge können beispielsweise aus CFK, GFK, AFK oder aus einem anderen geeigneten FKV ausgeformt sein. Die Faserstränge dienen als Armierung der Verbindung.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist der Mittenbereich des Torsionsbereichs einen offenen Querschnitt auf. Der Mittenbereich des Torsionsbereichs kann beispielsweise einen halbkreisförmigen, halbelliptischen, u-förmigen, v-förmigen, c-förmigen Querschnitt oder einen offenen Querschnitt in einer anderen geeigneten Form aufweisen. Vorzugsweise weist der Querschnitt des Mittenbereichs des Torsionsbereichs bei Verbundlenkerachselementen aus FKV auf Grund einer fasergerechten Bauweise einen u- oder c-förmigen Querschnitt auf. Durch die Ausformung des Mittenbereichs mit einem offenen Querschnitt weist der Torsionsbereich eine geringere Bauteilmasse auf als ein Torsionsbereich mit einem voll ausgefüllten Mittenbereich.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist der Mittenbereich des Torsionsbereichs eine ebene Ausformung auf. Eine ebene Ausformung bedeutet hierbei, dass sich der Mittenbereich des Torsionsbereichs in einer planen x-y-Ebene erstreckt. Die x-y-Ebene ist diejenige Ebene, in welcher die Längsachse des Torsionsbereichs angeordnet ist und welche durch die Längsachse des Torsionsbereichs und die beiden torsionsprofilseitigen Bereiche aufgespannt wird. Die Längsachse des Torsionsbereichs definiert hierbei eine y-Richtung der x-y-Ebene. Eine x-Richtung ist senkrecht zu dieser y-Richtung. Die x-y-Ebene ist bei der Verwendung der Verbundlenkerachse in einem Fahrzeug diejenige Ebene, die parallel ist zu einer Fahrbahn des Fahrzeugs. Weiterhin bedeutet die ebene Ausformung, dass sich die Orientierung des Querschnitts des Mittenbereichs des Torsionsbereichs entlang der Längsachse des Torsionsbereichs nicht ändert sondern konstant bleibt.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist der Mittenbereich des Torsionsbereichs eine um die Längsachse des Torsionsbereichs gedrehte Ausformung auf. Eine gedrehte Ausformung ist hierbei eine Ausformung bei welcher sich die Orientierung des Querschnitts des Mittenbereichs des Torsionsbereichs entlang der Längsachse des Torsionsbereichs ändert. Diese Ausformung ist vorzugsweise symmetrisch zu einer x-z-Ebene gedreht, die orthogonal ist zu der x-y-Ebene. Die z-Richtung ist hierbei eine Hochachse, die senkrecht ist zu der x-Richtung und zu der y-Richtung. Durch die gedrehte Ausformung verändert sich die Lage eines Schubmittelpunkts des Torsionsbereichs, wodurch das elastokinematische Verhalten der Verbundlenkerachse bei einer Verwendung der Verbundlenkerachse in einem Fahrzeug bei einem wechselseitigen Einfedern der mit der Verbundlenkerachse verbundenen Räder beeinflusst werden kann.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist der Mittenbereich des Torsionsbereichs entlang der Längsachse des Torsionsbereichs eine Einkerbung auf. Dies heißt, dass sich der Querschnitt des Mittenbereichs des Torsionsbereichs in einem kontinuierlichen Übergang ändert. Die Einkerbung kann sich beispielsweise abflachen, je näher ein Punkt dieser Einkerbung den beiden Längslenkerbereichen ist. Durch die Einkerbung wird die Lage des Schubmittelpunkts des Torsionsbereichs verändert, wodurch das elastokinematische Verhalten der Verbundlenkerachse bei einer Verwendung der Verbundlenkerachse in einem Fahrzeug bei einem wechselseitigen Einfedern der mit der Verbundlenkerachse verbundenen Räder beeinflusst werden kann.
Nach einer weiteren Ausführungsform wird der Faser- und/oder Lagenaufbau des Mittenbereichs des Torsionsbereichs entlang der Längsachse des Torsionsbereichs variiert. Dadurch kann die Steifigkeit bei dem Torsionsbereich aus FKV verändert werden. Der Faseraufbau und/oder der Lagenaufbau des FKV-Laminats wird geändert, z. B. durch Änderung der Faserorientierung, durch lokale Verdickungen oder durch lokale Änderung des Faservolumens. Somit verändert sich die Steifigkeit des Torsionsbereichs, wodurch das elastokinematische Verhalten der Verbundlenkerachse bei einer Verwendung der Verbundlenkerachse in einem Fahrzeug bei einem wechselseitigen Einfedern der mit der Verbundlenkerachse verbundenen Räder beeinflusst werden kann.
Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Verbundlenkerachse, welche bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben wurde, wird das erste Verbundlenkerachselement auf das wenigstens eine weitere Verbundlenkerachselement gesteckt und mit diesem stoffschlüssig verbunden. Die stoffschlüssige Verbindung wird mittels einer Klebeverbindung, mittels einer Lötverbindung, mittels einer Schweißverbindung oder mittels einer anderen geeigneten Verbindungstechnik hergestellt. Hierbei kann entweder das erste Verbundlenkerachselement in das wenigstens eine weitere Verbundlenkerachselement gesteckt werden, so dass es zu einer Überlappung kommt, oder es kann das wenigstens eine weitere Verbundlenkerachselement in das erste Verbundlenkerachselement gesteckt werden, so dass es zu einer Überlappung kommt, oder das erste Verbundlenkerachselement kann mit dem wenigstens einen weiteren Verbundlenkerachselement auf Stoß verbunden werden. Durch das Überlappen ist bei einer Klebeverbindung eine Klebefläche vergrößert, was die Stabilität der stoffschlüssigen Verbindung erhöht. An dem Überlappungsabschnitt kann eine Schäftung vorgesehen werden, um eine gleichförmige Spannungsüberleitung zu ermöglichen.
Vor dem Herstellen der stoffschlüssigen Verbindung kann der Bereich des ersten Verbundlenkerachselements, der stoffschlüssig mit dem wenigstens einen weiteren Verbundlenkerachselement zu verbinden ist, oberflächenbehandelt werden, beispielsweise kann dieser mit Abreißgewebe versehen werden oder aufgeraut werden, z. B. mittels Schleifen oder Druckluftstrahlen mit Sand oder einem vergleichbaren Material. Somit bietet die Oberfläche dieses Bereichs eine bessere Angriffsfläche für die stoffschlüssige Verbindung. Selbstverständlich können sowohl der Bereich des ersten Verbundlenkerachselements, der zu verbinden ist mit dem wenigstens einen weiteren Verbundlenkerachselement, als auch der Bereich des wenigstens einen weiteren Verbundlenkerachselements, der zu verbinden ist mit dem ersten Verbundlenkerachselement, vor dem Eingehen der stoffschlüssigen Verbindung oberflächenbehandelt werden. Hierbei kann der Bereich des ersten Verbundlenkerachselements auf eine andere Art oberflächenbehandelt werden als der Bereich des wenigstens einen weiteren Verbundlenkerachselements.
Ein Anpassen der Verbundlenkerachse an verschiedene Fahrzeugtypen ist auf einfache und kostengünstige Art und Weise möglich, indem die Erstreckung des Torsionsbereichs und/oder die Erstreckung der Längslenkerbereiche an den jeweiligen zur Verfügung stehenden Bauraum angepasst wird. Zudem kann die Verbundlenkerachse für denselben Fahrzeugtyp in unterschiedlichen Konfigurationen ausgebildet werden. Die Verbundlenkerachse ist kostengünstig herzustellen. Selbst bei einer Verbundlenkerachse in Multimaterialbauweise, bei welcher das erste Verbundlenkerachselement und das wenigstens eine weitere Verbundlenkerachselement aus verschiedenen Materialien ausgebildet sind, ist das Verbinden des ersten Verbundlenkerachselements mit dem wenigstens einen weiteren Verbundlenkerachselement ohne Probleme möglich.
Nach einer Ausführungsform ist jede Verbindungsstelle, an welcher das erste Verbundlenkerachselement mit dem wenigstens einen weiteren Verbundlenkerachselement verbunden, umfänglich mit Fasersträngen umwickelt wird, so dass eine Armierung ausgebildet wird. Diese Faserstränge sind aus FKV, z. B. aus CFK, AFK oder GFK ausgebildet. Durch das Umwickeln mit Fasersträngen werden die Verbindungen zwischen dem erste Verbundlenkerachselement und dem wenigstens einen weiteren Verbundlenkerachselement zusätzlich verstärkt und stabilisiert.
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. Mit der Verbundlenkerachse sind zwei Räder des Fahrzeugs wirkverbunden. Zudem ist die Verbundlenkerachse mit einer Fahrzeugkarosserie wirkverbunden. 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 Darstellung einer ungefügten Verbundlenkerachse nach einem Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Ansicht der gefügten Verbundlenkerachse nach dem Ausführungsbeispiel aus 1,
3 eine schematische Schnittdarstellung eines Verbindungsbereichs der Verbundlenkerachse aus 1 entlang der Schnittlinie A-A,
4 eine schematische Schnittdarstellung eines Verbindungsbereichs einer Verbundlenkerachse nach einem weiteren Ausführungsbeispiel,
5 eine schematische Darstellung eines Mittenbereichs eines Torsionsbereichs nach einem weiteren Ausführungsbeispiel,
6 eine schematische Darstellung eines Mittenbereichs eines Torsionsbereichs nach einem weiteren Ausführungsbeispiel,
7 eine schematische Schnittdarstellung des Mittenbereichs entlang der Schnittlinie A-A aus 6, und
8 eine schematische Schnittdarstellung eines Verbindungsbereichs einer Verbundlenkerachse nach einem weiteren Ausführungsbeispiel.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer ungefügten Verbundlenkerachse 1 nach einem Ausführungsbeispiel. Die Verbundlenkerachse 1 weist ein erstes Verbundlenkerachselement 4, ein weiteres Verbundlenkerachselement 5 und ein anderes weiteres Verbundlenkerachselement 7 sowie zwei Lager 20 auf. Die Verbundlenkerachse 1 weist einen Torsionsbereich 2 mit einem Mittenbereich 6 sowie einen ersten Längslenkerbereich 3 und einen zweiten Längslenkerbereich 3 auf. Der erste Längslenkerbereich 3 weist ein karosserieseitiges Ende 12 und ein radseitiges Ende 13 auf. Der zweite Längslenkerbereich 3 weist ebenso ein karosserieseitiges Ende 12 und ein radseitiges Ende 13 auf.
Das erste Verbundlenkerachselement 4 erstreckt sich von dem ersten Längslenkerbereich 3 über den Torsionsbereich 2 zu dem zweiten Längslenkerbereich 3. Somit weist das erste Verbundlenkerachselement 4 an dem ersten Längslenkerbereich 3 sein karosserieseitiges Ende 12 und sein radseitiges Ende 13 auf. Außerdem weist das erste Verbundlenkerachselement 4 an dem zweiten Längslenkerbereich 3 sein karosserieseitiges Ende 12 und sein radseitiges Ende 13 auf. Das erste Verbundlenkerachselement 4 ist aus einem Faserkunststoffverbund ausgeformt. Der Torsionsbereich 2, der durch das erste Verbundlenkerachselement 4 dargestellt wird, weist den Mittenbereich 6 auf, der eben ausgeformt ist. Eine ebene Ausformung bedeutet hierbei, dass sich der Mittenbereich 6 des Torsionsbereichs 2 in einer planen Ebene entlang einer Längsachse 10 des Torsionsbereichs 2 erstreckt. Die plane Ebene ist hierbei eine x-y-Ebene, die durch eine erste Raumrichtung 14 und eine zweite Raumrichtung 15 aufgespannt wird. Die Längsachse 10 des Torsionsbereichs 2 definiert hierbei die erste Raumrichtung 14 als y-Richtung. Die zweite Raumrichtung 15 ist hierbei senkrecht zu der ersten Raumrichtung 14. Eine dritte Raumrichtung 16 ist senkrecht zu der ersten Raumrichtung 14 und zu der zweiten Raumrichtung 15. Die erste Raumrichtung 14, die zweite Raumrichtung 15 und die dritte Raumrichtung 16 bilden hierbei ein kartesisches Koordinatensystem. Die zweite Raumrichtung 15 ist eine x-Richtung, die dritte Raumrichtung 16 ist eine z-Richtung und eine Hochachse. Das erste Verbundlenkerachselement 4 ist zudem symmetrisch zu einer x-z-Ebene ausgeformt, welche durch die zweite Raumrichtung 15 und die dritte Raumrichtung 16 aufgespannt wird. Weiterhin weist das erste Verbundlenkerachselement 4 einen offenen Querschnitt auf. Der Querschnitt ist u-förmig ausgebildet. Die offene Seite ist der dritten Raumrichtung 16 zugewandt. Aufgrund der ebenen Ausformung des Torsionsbereichs 2 ändert sich die Ausrichtung der offenen Seite des Querschnitts des ersten Verbundlenkerachselements 4 nicht, sondern bleibt konstant. Das erste Verbundlenkerachselement 4 ist in der Art einer Schale ausgeformt. Dies heißt, dass das Profil des ersten Verbundlenkerachselements 4 einen Hohlraum einschließt. Die Wandung des ersten Verbundlenkerachselements 4 ist im Vergleich zu seiner Erstreckung dünn ausgeformt.
Das eine weitere Verbundlenkerachselement 5 bildet den ersten Längslenkerbereich 3 der Verbundlenkerachse 1 ab. Das andere weitere Verbundlenkerachselement 7 bildet den zweiten Längslenkerbereich 3 der Verbundlenkerachse 1 ab. Beide weiteren Verbundlenkerachselemente 5, 7 sind hierbei aus einem FKV ausgeformt. Jedes dieser weiteren Verbundlenkerachselemente 5, 7 weist ein karosserieseitiges Ende 12, ein radseitiges Ende 13 und einen torsionsprofilseitigen Bereich 8 auf. Der torsionsprofilseitige Bereich 8 ist hierbei derjenige Bereich, der dem Torsionsbereich 2 zugewandt ist. Beide weiteren Verbundlenkerachselemente 5, 7 sind hierbei schalenförmig ausgeformt und weisen einen offenen Querschnitt auf, welcher u-förmig und zu einer Seite hin offen ausgeformt ist. Diese offene Seite ist ebenfalls der dritten Raumrichtung 16 zugewandt.
Die offene Seite des Querschnitts des ersten Verbundlenkerachselements 4 ist der offenen Seite des Querschnitts des einen weiteren Verbundlenkerachselements 5 und der offenen Seite des anderen weiteren Verbundlenkerachselements 7 zugewandt. Aufgrund dieser offenen Seiten kann das eine weitere Verbundlenkerachselement 5 in das erste Verbundlenkerachselement 4 gesteckt werden. Außerdem kann das andere weitere Verbundlenkerachselement 7 in das erste Verbundlenkerachselement 4 gesteckt werden. Zudem können die beiden weiteren Verbundlenkerachselemente 5, 7 mit dem ersten Verbundlenkerachselement 4 stoffschlüssig zum Beispiel mittels einer Klebeverbindung oder einer Schweißverbindung verbunden werden. Ist das erste Verbundlenkerachselement 4 mit dem einen weiteren Verbundlenkerachselement 5 verbunden, ist der erste Längslenkerbereich 3 vollständig ausgeformt und das erste Verbundlenkerachselement 4 und das eine weitere Verbundlenkerachselement 5 schließen einen Hohlraum ein. Ist das erste Verbundlenkerachselement 4 mit dem anderen weiteren Verbundlenkerachselement 7 verbunden, ist der zweite Längslenkerbereich 3 vollständig ausgeformt und das erste Verbundlenkerachselement 4 schließt mit dem anderen weiteren Verbundlenkerachselement 7 einen Hohlraum ein. An dem karosserieseitigen Ende 12 des ersten Längslenkerbereichs 3 weist die Verbundlenkerachse 1 ein Lager 20 auf. An dem karosserieseitigen Ende 12 des zweiten Längslenkerbereichs 3 weist die Verbundlenkerachse 1 ein weiteres Lager 20 auf. Bei der Verwendung der Verbundlenkerachse 1 in einem Fahrzeug, kann sich die Verbundlenkerachse 1 durch diese beiden Lager 20 an einer Fahrzeugkarosserie abstützen und mit dieser verbunden sein. Weiterhin kann bei der Verwendung der Verbundlenkerachse 1 in einem Fahrzeug die Verbundlenkerachse 1 über ihre beiden radseitigen Enden 13 mit einem Radlager oder einer Radaufhängung des Fahrzeugs verbunden sein.
Durch die Ausgestaltung des ersten Verbundlenkerachselements 4, des einen weiteren Verbundlenkerachselements 5 und des anderen weiteren Verbundlenkerachselements 7 aus einem FKV ist die Verbundlenkerachse 1 deutlich leichter als eine herkömmliche Verbundlenkerachse. Diese Masseneinsparung wird zudem begünstigt durch die schalenförmige Ausgestaltung des ersten Verbundlenkerachselements 4 und der beiden weiteren Verbundlenkerachselemente 5, 7. Außerdem kann die Verbundlenkerachse 1 auf einfache Art und Weise und zudem kostengünstig hergestellt werden. Die Verbundlenkerachse 1 kann an verschiedene Fahrzeugtypen kostengünstig und einfach angepasst werden, indem jeweils die Erstreckung des Torsionsbereichs 2 und/oder die Erstreckung der Längslenkerbereiche 3 an den jeweiligen Bauraum angepasst wird. Die Verbundlenkerachse 1 ist für den Leichtbau einsetzbar. Weiterhin ist in 1 eine Schnittlinie A-A eingezeichnet. Diese Schnittlinie A-A ist mittig an dem Mittenbereich 6 des Torsionsbereichs 2 angeordnet.
2 zeigt eine schematische Ansicht der gefügten Verbundlenkerachse 1 nach dem Ausführungsbeispiel aus 1. Dargestellt ist eine Ansicht der Verbundlenkerachse 1 mit einer Blickrichtung in Richtung der dritten Raumrichtung 16. Die Verbundlenkerachse 1 wird also von unten betrachtet. Dargestellt ist die gefügte Verbundlenkerachse 1, das heißt, dass das erste Verbundlenkerachselement 4 mit dem einen weiteren Verbundlenkerachselement 5 und dem anderen weiteren Verbundlenkerachselement 7 sowie mit den beiden Lagern 20 an den beiden karosserieseitigen Enden 12 verbunden ist. Es ist deutlich zu erkennen, dass die beiden Längslenkerbereiche 3 eine gebogene Ausformung aufweisen. Die beiden Längslenkerbereiche 3 weisen zu der Längsachse 10 einen Winkel auf.
Außerdem ist deutlich zu erkennen, dass das eine weitere Verbundlenkerachselement 5 seinen torsionsprofilseitigen Bereich 8, der dem Mittenbereich 6 des Torsionsbereichs 2 zugewandt ist, eine Aussparung 9 aufweist. Ebenso ist zu erkennen, dass das andere weitere Verbundlenkerachselement 7 an seinem torsionsprofilseitigen Bereich 8 ebenfalls eine Aussparung 9 aufweist. Beide weiteren Verbundlenkerachselemente 5, 7 sind somit gleichförmig zueinander ausgestaltet. Die Aussparung 9 ist beispielsweise in das eine weitere Verbundlenkerachselement 5 hineingefräst. Die Aussparung 9 des anderen weiteren Verbundlenkerachselements 7 ist ebenfalls in dieses hineingefräst. Beide Ausformungen weisen hierbei eine Aussparung 9 auf, die dazu geeignet ist, große Steifigkeitssprünge zu vermeiden oder diesen entgegenzuwirken. Außerdem ist der offene Querschnitt des ersten Verbundlenkerachselements 4 zu erkennen. Durch die dargestellte Ansicht ist ein Blick in den Hohlraum 18 der Verbundlenkerachse 1 möglich. Wiederum ist die Schnittlinie A-A eingezeichnet.
3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Verbindungsbereichs der Verbundlenkerachse 1 aus 1 entlang der Schnittlinie A-A. Es ist deutlich zu erkennen, dass das erste Verbundlenkerachselement 4 und das eine weitere Verbundlenkerachselement 5 den Hohlraum 18 einschließen. Das erste Verbundlenkerachselement 4 ist mit dem einen weiteren Verbundlenkerachselement 5 derart verbunden, dass diese sich in Überlappungsbereichen 17 überlappen. Das eine weitere Verbundlenkerachselement 5 ragt in das erste Verbundlenkerachselement 4 hinein. Für das Herstellen einer stoffschlüssigen Verbindung sind diese Überlappungsbereiche 17 vorteilhaft, da somit eine Klebefläche größer ist als bei einer auf Stoß Verbindung. Es ist deutlich zu erkennen, dass in dem dargestellten gefügten Zustand die Verbundlenkerachse 1 an ihrem ersten Längslenkerbereich 3 insgesamt einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Verbindungsbereichs einer Verbundlenkerachse 1 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel. Dargestellt ist ein Schnitt, welcher wie bereits in 3 gezeigt, entlang einer x-z-Ebene, welche durch die zweite Raumrichtung 15 und die dritte Raumrichtung 16 aufgespannt wird, erfolgt. Dargestellt ist ein erstes Verbundlenkerachselement 4 und ein weiteres Verbundlenkerachselement 5, welche mittels einer stoffschlüssigen Verbindung miteinander verbunden sind. Das erste Verbundlenkerachselement 4 und das eine weitere Verbundlenkerachselement 5 sind derart miteinander verbunden, dass diese Überlappungsbereiche 17 aufweisen. Das erste Verbundlenkerachselement 4 weist einen c-förmigen Querschnitt auf. Das eine weitere Verbundlenkerachselement 5 weist einen u-förmigen Querschnitt auf. Das eine weitere Verbundlenkerachselement 5 ist in das erste Verbundlenkerachselement 4 gesteckt. Durch die beiden Überlappungsbereiche 17 werden vergrößerte Klebeflächen zum Herstellen der stoffschlüssigen Verbindung geschaffen. Insgesamt weist die dargestellte Verbundlenkerachse 1 einen c-förmigen Querschnitt auf.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Mittenbereichs 6 eines Torsionsbereichs 2 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel. Dargestellt ist also lediglich ein Ausschnitt der Verbundlenkerachse, so dass nur der Mittenbereich 6 des Torsionsbereichs 2 dargestellt ist. Der Mittenbereich 6 des Torsionsbereichs 2 ist um eine Längsachse 10 des Torsionsbereichs 2 gedreht. Bei der dargestellten gedrehten Ausformung des Mittenbereichs 6 ändert sich die Orientierung des Querschnitts des Mittenbereichs 6 des Torsionsbereichs 2 entlang der Längsachse 10 des Torsionsbereichs 2. Die gedrehte Ausformung ist symmetrisch zu einer x-z-Ebene gedreht, wobei die x-Richtung durch die zweite Raumrichtung 15 und die z-Richtung durch die dritte Raumrichtung 16 ausgebildet ist, wobei die zweite Raumrichtung 15 und die dritte Raumrichtung 16 die x-z-Ebene aufspannen. Die Längsachse 10 definiert hierbei die y-Richtung und somit die erste Raumrichtung 14. Insgesamt weist der Mittenbereich 6 des Torsionsbereichs 2 einen u-förmigen offenen Querschnitt auf. Die offene Seite dieses Querschnitts ist in Richtung der dritten Raumrichtung 16 orientiert.
Durch diese gedrehte Ausformung verändert sich die Lage eines Schubmittelpunkts des Torsionsbereichs 2 wodurch das elastokinematische Verhalten der Verbundlenkerachse bei einer Verwendung der Verbundlenkerachse in einem Fahrzeug bei einem wechselseitigen Einfedern der mit der Verbundlenkerachse verbundenen Räder beeinflusst werden kann.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Mittenbereichs 6 eines Torsionsbereichs 2 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel. Dargestellt ist also der Ausschnitt der Verbundlenkerachse, der lediglich den Mittenbereich 6 zeigt. Weiterhin ist eine Schnittlinie A-A eingezeichnet. Der Mittenbereich 6 des Torsionsbereichs 2 weist insgesamt eine nahezu u-förmige Außenkontur und eine v-förmige Innenkontur auf. Die v-förmige Innenkontur ist hierbei nicht zu erkennen. Zudem weist der Mittenbereich 6 eine Einkerbung 11 auf. Die Einkerbung 11 flacht ab, je näher ein Punkt der Einkerbung 11 der jeweiligen Übergangsbereichen des Torsionsbereichs 2 in die Längslenkerbereiche 3 ist. Die Einkerbung 11 ist somit in einem mittigen Bereich des Mittenbereichs 6 am tiefsten. An denjenigen Bereichen, die bei einer vollständigen Verbundlenkerachse mit den beiden Längslenkerbereichen verbunden sind, weist der Mittenbereich 6 eine u-förmige Außenkontur auf. Diese Außenkontur ändert sich also entlang der Längsachse 10 des Torsionsbereichs 2. Der Mittenbereich 6 ist symmetrisch ausgeformt zu einer x-z-Ebene, wobei die x-Achse durch die zweite Raumrichtung 15 und die z-Achse durch die dritte Raumrichtung 16 festgelegt ist. Die erste Raumrichtung 14 ist eine y-Achse, die von der Längsachse 10 festgelegt wird. Der Gesamtquerschnitt des Mittenbereichs 6 des Torsionsbereichs 2 ändert sich also in einem kontinuierlichen Übergang. Der Torsionsbereich 2 ist aus einem FKV ausgeformt, zum Beispiel aus GFK, AFK, CFK oder einem anderen geeigneten FKV. Durch die Einkerbung 11 wird eine Lage eines Schubmittelpunkts des Torsionsbereichs 2 verändert, wodurch sich das elastokinematische Verhalten der Verbundlenkerachse bei einer Verwendung der Verbundlenkerachse in einem Fahrzeug bei wechselseitigen Einfedern der mit der Verbundlenkerachse verbundenen Räder beeinflussen lässt.
7 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Mittenbereichs 6 entlang der Schnittlinie A-A aus 6. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Innenkontur des Mittenbereichs 6 v-förmig ausgeformt ist. Die Außenkontur des Mittenbereichs 6 ist nahezu u-förmig ausgeformt. Dargestellt ist der mittige Bereich des Mittenbereichs 6, an welchem die Einkerbung 11 am tiefsten ausgeformt ist. Durch die v-förmige Ausformung der Innenkontur des Mittenbereichs 6 schließt der Torsionsbereich 2 einen Hohlraum 18 ein.
8 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Verbindungsbereichs einer Verbundlenkerachse nach einem weiteren Ausführungsbeispiel. Dargestellt ist ein Schnitt durch einen Mittenbereich 6 eines Torsionsbereichs 2 einer Verbundlenkerachse. Zu erkennen ist ein erstes Verbundlenkerachselement 4, welches stoffschlüssig verbunden ist mit einem weiteren Verbundlenkerachselement 5. Das erste Verbundlenkerachselement 4 und das eine weitere Verbundlenkerachselement 5 sind hierbei gleichförmig ausgeformt. Das eine weitere Verbundlenkerachselement 5 ist so ausgeformt, dass dieses einen Umfang des Mittenbereichs 6 des Torsionsbereichs 2 zu weniger als 180° darstellt. Ebenso ist das erste Verbundlenkerachselement 4 so ausgeformt, dass dieses einen Umfang des Mittenbereichs 6 des Torsionsbereichs 2 zu weniger als 180° darstellt. Somit ist durch die Verbindung der beiden Verbundlenkerachselemente 4, 5 ein offener Querschnitt des Mittenbereichs 6 ausgebildet. Dieser Querschnitt weist einen geringeren offenen Bereich auf als beispielsweise ein u-förmiger Querschnitt. Das eine weitere Verbundlenkerachselement 5 ist in das erste Verbundlenkerachselement 4 gesteckt, so dass ein Überlappungsbereich 17 entsteht. Dieser Überlappungsbereich 17 ist vorteilhaft, da somit eine Klebefläche bzw. eine Kontaktfläche für die stoffschlüssige Verbindung vergrößert ist. An diesem Überlappungsbereich 17 ist eine Schäftung 19 ausgebildet. Sowohl das erste Verbundlenkerachselement 4 als auch das eine weitere Verbundlenkerachselement 5 sind geschäftet. Diese Schäftung 19 im Überlappungsbereich 17 ist vorteilhaft um eine gleichförmige Spannungsüberleitung zu ermöglichen. Die dargestellte Ansicht ist ein Schnitt entlang der x-z-Ebene, wobei die x-Richtung durch eine zweite Raumrichtung 15 und die z-Richtung durch eine dritte Raumrichtung 16 dargestellt wird, wobei die zweite Raumrichtung 15 und die dritte Raumrichtung 16 zueinander senkrecht sind. Eine erste Raumrichtung 14 stellt die y-Richtung dar, wobei diese erste Raumrichtung 14 durch eine Längsachse 10 des Torsionsbereichs 2 dargestellt wird. Die erste Raumrichtung 14, die zweite Raumrichtung 15 und die dritte Raumrichtung 16 bilden somit ein kartesisches Koordinatensystem aus.
Die dargestellten Beispiele sind nur beispielhaft gewählt. Beispielsweise kann das Torsionsprofil einen kreisförmigen, rechteckigen, ovalen, elliptischen, polygonalen, i-förmigen, c-förmigen, L-förmigen, v-förmigen oder anderen geeigneten Querschnitt an seinem Mittenbereich aufweisen. Dieser Querschnitt kann sich zudem entlang der Längsachse des Torsionsprofils ändern. Außerdem kann die Verbundlenkerachse aus einem ersten Verbundlenkerachselement und einem einzigen weiteren Verbundlenkerachselement ausgebildet sein. Das erste Verbundlenkerachselement erstreckt sich von dem ersten Längslenkerbereich über den Torsionsbereich zu dem zweiten Längslenkerbereich. Das einzige weitere Verbundlenkerachselement erstreckt sich ebenso von dem ersten Längslenkerbereich über den Torsionsbereich zu dem zweiten Längslenkerbereich. Das erste Verbundlenkerachselement und das einzige weitere Verbundlenkerachselement bilden somit eine obere und eine untere Schale der Verbundlenkerachse aus. Des Weiteren kann das erste Verbundlenkerachselement und die weiteren Verbundlenkerachselemente bzw. das weitere Verbundlenkerachselement miteinander auf Stoß verbunden sein. Außerdem kann eine Klebefläche bei der Schaffung der stoffschlüssigen Verbindung als Klebeverbindung oberflächenbehandelt sein, um ein besseres Klebeverhalten zu gewährleisten. Weiterhin kann das erste Verbundlenkerachselement statt aus FKV aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet sein. Außerdem können die weiteren Verbundlenkerachselemente oder das weitere Verbundlenkerachselement aus einem metallischen Material ausgeformt sein. Zudem können die Bereiche an denen das erste Verbundlenkerachselement mit dem weiteren oder den weiteren Verbundlenkerachselementen verbunden sind mit Fasersträngen umwickelt sein, um eine Armierung der Verbindung auszubilden.
Bezugszeichenliste

1: Verbundlenkerachse
2: Torsionsbereich
3: Längslenkerbereich
4: erstes Verbundlenkerachselement
5: weiteres Verbundlenkerachselement
6: Mittenbereich
7: weiteres Verbundlenkerachselement
8: torsionsprofilseitiger Bereich
9: Aussparung
10: Längsachse
11: Einkerbung
12: karosserieseitiges Ende
13: radseitiges Ende
14: erste Raumrichtung
15: zweite Raumrichtung
16: dritte Raumrichtung
17: Überlappungsbereich
18: Hohlraum
19: Schäftung
20: Lager
A-A: Schnittlinie

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 06042988 A1 [0003]

Claims

Verbundlenkerachse (1) für ein Fahrzeug, aufweisend einen Torsionsbereich (2), welcher einen Mittenbereich (6) aufweist, und zwei Längslenkerbereiche (3), wobei die Verbundlenkerachse (1) ein erstes Verbundlenkerachselement (4) und wenigstens ein weiteres Verbundlenkerachselement (5, 7) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbundlenkerachselement (4) einstückig ausgeformt ist und sich von einem ersten Längslenkerbereich (3) über den Torsionsbereich (2) zu einem zweiten Längslenkerbereich (3) erstreckt, wobei das erste Verbundlenkerachselement (4) passgenau ist zu dem wenigstens einen weiteren Verbundlenkerachselement (5, 7) und stoffschlüssig mit dem wenigstens einen weiteren Verbundlenkerachselement (5, 7) verbunden ist.
Verbundlenkerachse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Verbundlenkerachselement (4, 5, 7) aus einem Faserkunststoffverbund ausgeformt ist.
Verbundlenkerachse (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine weitere Verbundlenkerachselement (5, 7) sich erstreckt von dem ersten Längslenkerbereich (3), über den Torsionsbereich (2), welcher den Mittenbereich (6) aufweist, zum dem zweiten Längslenkerbereich (3).
Verbundlenkerachse (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine weitere Verbundlenkerachselement (5, 7) derart ausgeformt ist, dass dieses einen Umfangs des Mittenbereichs (6) des Torsionsbereichs (2) maximal zu einer Hälfte darstellt.
Verbundlenkerachse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundlenkerachse (1) genau zwei weitere Verbundlenkerachselemente (5, 7) aufweist, wobei das eine weitere Verbundlenkerachselement (5) an dem ersten Längslenkerbereich (3) mit dem ersten Verbundlenkerachselement (4) stoffschlüssig verbunden ist, und ein anderes weiteres Verbundlenkerachselement (7) an dem zweiten Längslenkerbereich (3) mit dem ersten Verbundlenkerachselement (4) stoffschlüssig verbunden ist.
Verbundlenkerachse (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das eine weitere Verbundlenkerachselement (5) und das andere weitere Verbundlenkerachselement (7) gleichförmig zueinander ausgeformt sind.
Verbundlenkerachse (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der beiden weiteren Verbundlenkerachselemente (5, 7) an einem torsionsprofilseitigen Bereich (8), welcher dem Mittenbereich (6) des Torsionsbereichs (2) zugewandt ist, eine Aussparung (9) aufweist.
Verbundlenkerachse (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Verbindungsstelle, an welcher das erste Verbundlenkerachselement (4) mit dem wenigstens einen weiteren Verbundlenkerachselement (5, 7) verbunden ist, umfänglich mit Fasersträngen umwickelt ist.
Verbundlenkerachse (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittenbereich (6) des Torsionsbereichs (2) einen offenen Querschnitt aufweist.
Verbundlenkerachse (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittenbereich (6) des Torsionsbereichs (2) eine ebene Ausformung aufweist.
Verbundlenkerachse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittenbereich (6) des Torsionsbereichs (2) eine um eine Längsachse (10) des Torsionsbereichs (2) gedrehte Ausformung aufweist.
Verbundlenkerachse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittenbereich (6) des Torsionsbereichs (2) entlang der Längsachse (10) eine Einkerbung (11) aufweist.
Verbundlenkerachse (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Faser- und/oder Lagenaufbau des Mittenbereichs (6) des Torsionsbereichs (2) entlang der Längsachse (10) variiert wird.
Verfahren zur Herstellung einer Verbundlenkerachse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbundlenkerachselement (4) auf das wenigstens eine weitere Verbundlenkerachselement (5, 7) gesteckt und mit diesem stoffschlüssig verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass jede Verbindungsstelle, an welcher das erste Verbundlenkerachselement (4) mit dem wenigstens einen weiteren Verbundlenkerachselement (5, 7) verbunden ist, umfänglich mit Fasersträngen umwickelt wird, so dass eine Armierung ausgebildet wird.
Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug eine Verbundlenkerachse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 aufweist.