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Die Erfindung betrifft eine Radaufhängungseinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Radträger bilden bei Kraftfahrzeugen einen Teil der Radaufhängung. Ein solcher Radträger ist einerseits schwenkbar, beispielsweise über einen Längslenker, insbesondere Schwertlenker, mit dem Fahrzeugrahmen, einem Hilfsrahmen oder der Karosserie verbunden und ist andererseits fest mit einer Radnabe, welche wiederum die eigentliche Drehachse des Rades definiert verbunden. Der Radträger kann ferner eine Trägerplatte für den Bremssattel einer Scheibenbremse umfassen. Außerdem kann am Radträger z. B. ein Querlenker angreifen, der schwenkbar mit diesem verbunden ist.
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Die gattungsbildende Schrift,
DE 20 2015 103 040 U1 offenbart eine Radaufhängungseinheit für ein Kraftfahrzeug, wenigstens aufweisend einen Längslenker, mit einem ersten Ende zur fahrzeugseitigen Anbindung sowie einem zweiten Ende zur Verbindung mit einem Radträger, wobei der Längslenker wenigstens teilweise aus einem faserverstärkten Kunststoff gefertigt ist. Dabei geht die
DE 20 2015 103 040 U1 davon aus, dass der Radträger und der Längslenker getrennt voneinander hergestellt werden, wobei beide Elemente miteinander verbunden werden. Erst wenn beide Komponenten einstückig hergestellt werden, wie in der
DE 20 2015 103 040 U1 alternativ angesprochen, wird der Längslenker und der Radträger aus einem faserverstärkten Kunststoff gefertigt. Zudem weist die
DE 20 2015 103 040 U1 lediglich pauschal darauf hin, dass der faserverstärkte Kunststoff Carbonfasern, Aramidfasern und/oder Glasfasern umfassen könne, wobei Fasern verschiedener Art gemischt bzw. in unterschiedlichen Schichten übereinander eingesetzt werden könnten.
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Die
WO 2012 / 176 110 A1 befasst sich gemäß Titel mit einem Elektroantrieb, insbesondere für ein Zweirad oder Mofa. Dabei ist eine Antriebseinheit, für ein Fahrzeug mit einem Rahmen oder Chassis und mit mindestens einem angetriebenen Fahrzeugrad, einen Motor in einem Motorgehäuse und mindestens eine Schwinge in Form mindestens eines Trägerprofils beschrieben, wobei die Antriebseinheit in einem ersten drehbaren Anlenkpunkt und in einem zweiten drehbaren Anlenkpunkt an dem Rahmen oder Chassis angelenkt ist. Die Trägerprofile sind vorzugsweise einstückig aus Metall oder Stahl gefertigt, es kämen jedoch auch Kunststoff, faserverstärkter Kunststoff, Verbundwerkstoff, faserverstärkter Verbundwerkstoff, Carbon oder faserverstärktes Carbon in Betracht, jeweils mit eingegossenen Gewinde und Achsbuchsen. Es kämen aber auch Trägerprofile aus Guss in Betracht, insbesondere für Großserien. Des Weiteren könnten die Trägerprofile vorzugsweise mit material- und gewichtssparenden Aussparungen oder Ausfräsungen und/oder mit luftströmungsoptimierten Kühlrippen oder -lamellen ausgestattet sein.
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Die
WO 2012 / 136 264 A1 offenbart die Verwendung diverser faserverstärkter Kunststoffe bei Lenkern der Kraftfahrzeugradaufhängung. In der
WO 2014 / 044 455 A1 ist eine Schwertlenkerachse offenbart, wobei der Schwertlenker aus faserverstärktem Kunststoff gebildet ist und aus zwei Lenkerteilen besteht, die in einer gemeinsamen Vertikalebene liegen.
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Die
DE 10 2012 001 671 A1 zeigt eine Kraftfahrzeughinterachse mit genau zwei Längslenkern, die an einem ersten Endabschnitt starr mit einem Fahrzeugrahmen verbunden und an einem zweiten Endabschnitt mit einem Querträger verbunden sind. Jeder der Längslenker weist zwei übereinander angeordnete Schenkel aus faserverstärktem Kunststoff auf, die zwischen den Endabschnitten voneinander beabstandet sind. Bevorzugt sind die beiden Schenkel über einen Endabschnitt verbunden und einstückig ausgebildet. An dem Querträger können Radträger einstückig ausgebildet sein. Alternativ können die Radträger direkt an den Längslenkern befestigt sein.
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Die
EP 2 030 815 A1 offenbart eine Radaufhängungseinheit, bei der der Radträger und der Längslenker einstückig und damit insgesamt aus faserverstärktem Kunststoff ausgebildet sind.
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Die
US 7 946 601 B2 offenbart ebenfalls eine in einstückiger Weise hergestellte Radaufhängungseinheit.
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Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet die Entwicklung einer Radaufhängungseinheit noch Raum für Verbesserungen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Radaufhängungseinheit bereitzustellen, die besser an die fahrdynamischen Anforderungen angepasst ist und gleichzeitig vereinfacht hergestellt werden kann und insbesondere dabei ein günstiges Schwingungsverhalten zeigt sowie ein vergleichsweise geringes Gewicht aufweist.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Radaufhängungseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Aufgezeigt wird eine Radaufhängungseinheit für ein Kraftfahrzeug, die eine erste Komponente als Radträger mit einer Radnabenaufnahme für ein Rad des Kraftfahrzeugs und genau eine zweite, längliche Komponente als Längslenker mit einer zur ersten Komponente entfernt angeordneten Lageraufnahme für ein Lager zur fahrzeugseitigen Festlegung der Radaufhängungseinheit und zur Erstreckung in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs aufweist, wobei wenigstens eine der Komponenten einen faserverstärkten Kunststoff aufweist, wobei die erste Komponente und die zweite Komponente getrennt voneinander hergestellt und kraft- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Gemäß der Erfindung ist der Längslenker und der Radträger ganz aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt, wobei sich die faserverstärkten Kunststoffe der Komponenten wenigstens hinsichtlich einer Eigenschaft aus Material der Faserverstärkung unterscheiden, wobei der Längslenker ausschließlich aus mit Glasfaser verstärktem Kunststoff und der Radträger ausschließlich aus mit Kohlenstofffaser verstärktem Kunststoff besteht.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Die Erfindung betrifft eine Radaufhängungseinheit für ein Kraftfahrzeug. Wie der Bezeichnung zu entnehmen ist, bildet die genannte Einheit einen Teil einer Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs. Als Kraftfahrzeuge kommen hierbei insbesondere PKW oder LKW infrage. Der Begriff „Einheit“ soll hier nicht implizieren, dass diese insgesamt einstückig ausgebildet ist. Vielmehr ist vorgesehen, dass die beiden Komponenten getrennt voneinander hergestellt und dann miteinander kraft- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Dieser Aspekt wird im nachfolgenden noch erläutert.
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Die Radaufhängungseinheit weist eine erste, starre Komponente mit einer Radnabenaufnahme für ein Rad des Kraftfahrzeugs auf. Die erste Komponente wird nachfolgend auch als Radträger bezeichnet. Der Radträger ist hierbei dasjenige Bauteil, das die eigentliche Drehachse des Rades über die sogenannte Radnabe aufnimmt. Die erste Komponente definiert somit die Radachse für ein Rad des Kraftfahrzeugs.
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Die Radaufhängungseinheit weist ferner genau eine zweite längliche Komponente auf, die nachfolgend auch als Längslenker und je nach konstruktiver Auslegung der Achse des Kraftfahrzeugs auch als Schwertlenker bezeichnet wird. Die zweite Komponente weist eine zur ersten Komponente entfernt angeordnete Lageraufnahme für ein Lager zur fahrzeugseitigen Festlegung der Radaufhängungseinheit auf und erstreckt sich in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs.
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Beispielsweise ist die Lageraufnahme an einem ersten Ende des Längslenkers vorgesehen, während dessen zweites Ende zur Verbindung mit dem Radträger ausgebildet ist. Mit einer fahrzeugseitigen Festlegung ist eine Anbindung an ein Chassis, eine Karosserie, eine selbsttragende Karosserie oder einen Hilfsrahmen des Kraftfahrzeugs gemeint. Bevorzugt ist in der Lageraufnahme ein Lager zur um die Y-Achse, also um die Querachse des Fahrzeugs schwenkbaren fahrzeugseitigen Festlegung in Längsrichtung vorgesehen. Die Lageraufnahme kann hierbei insbesondere eine Lagerbuchse aufnehmen, in die ein auf Seiten des Fahrzeugs vorhandener Lagerzapfen oder eine Achse eingreift. Die schwenkbare Festlegung ermöglicht hierbei eine Schwenkbewegung um die Y-Achse (Querachse) des Kraftfahrzeugs.
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Die zweite Komponente ist zwischen ihrem ersten und zweiten Ende armartig ausgebildet, so dass ein Abstand zwischen dem ersten und zweiten Ende größer ist als jede Abmessung der ersten Komponente quer hierzu. Die zweite Komponente ist allerdings nicht notwendigerweise gerade ausgebildet, wie noch erläutert wird.
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Wie bereits oben erwähnt, weist wenigstens eine der Komponenten einen faserverstärkten Kunststoff auf. Beispielsweise weist entweder die erste Komponente oder die zweite Komponente einen faserverstärkten Kunststoff auf. Beispielsweise ist der Kunststoff ein Polyesterharz. Durch die wenigstens teilweise Ersetzung von Metall als Material für eine der Komponenten durch faserverstärkten Kunststoff ergeben sich primär zwei Vorteile. Zum einen lässt sich eine vergleichbare Stabilität bei geringerem Gewicht erreichen. Hierdurch verringert sich das Gesamtgewicht des Fahrzeugs und somit der Kraftstoffverbrauch und die CO2-Emissionen. Ein weitergehender Vorteil ergibt sich allerdings daraus, dass Stahl oder andere Metalle in sich isotrop sind, d. h., ein kleines Volumenelement des Metalls reagiert gegenüber Zugkräften, Druckkräften etc. unabhängig von deren Richtung gleich. Daher lässt sich eine unterschiedliche Steifigkeit eines Metallteils bezüglich verschiedener Richtungen nur durch die Formgebung realisieren. Bei einem faserverstärkten Kunststoff hingegen können durch die Ausrichtung der Fasern bestimmte Richtungen vorgegeben werden, in denen eine erhöhte Steifigkeit gegeben ist. So weist das Bauteil normalerweise gegenüber in Verlaufsrichtung der Fasern ansetzenden Kräften eine erhöhte Steifigkeit auf. Die Steifigkeit kann selbstverständlich auch durch die Packungsdichte und/oder das Material der Fasern sowie durch das Kunststoffmaterial selbst (also durch Faser und Matrix bzw. Harz) beeinflusst werden. Es ist hierbei auch möglich, ortsabhängig unterschiedliche Dichten, Ausrichtungen und/oder Materialien für die Fasern zu verwenden. D. h., im Unterschied zu einem Metallteil kann der faserverstärkte Kunststoff inhomogen sein.
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Der faserverstärkte Kunststoff der ersten oder zweiten Komponente kann Kohlenstofffasern, Glasfasern und/oder Aramidfasern aufweisen. Daneben können allerdings auch andere Fasern verwendet werden. Insbesondere können Fasern verschiedener Art gemischt bzw. in unterschiedlichen Schichten übereinander eingesetzt werden. Grundsätzlich können die Fasern gewebt oder nicht gewebt, ausgerichtet oder nicht-ausgerichtet sein. Bevorzugt ist allerdings, dass die Fasern so ausgerichtet sind, dass durch ihre Ausrichtung die Steifigkeit der betreffenden Komponente gezielt beeinflusst wird. Insbesondere können die Fasern parallel zum Verlauf der zweiten Komponente vom ersten zum zweiten Ende ausgerichtet sein. Die beiden Komponenten können bevorzugt aus Endlosfasern hergestellt werden. Es können aber auch kurze Fasern, z. B. zwischen 0,5 und 1 mm Länge, oder längere Fasern, z. B. zwischen 1 und 50 mm Länge, verwendet werden. Derartige Fasern können im Sprühverfahren appliziert und hierbei mit einer definierten Richtung versehen werden.
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Mit der Steifigkeit hängt wenigstens teilweise das Vibrationsverhalten des Bauteils zusammen. Auch dieses kann gezielt durch die Orientierung, Dichte und/oder das Material der verstärkenden Fasern sowie durch das Material des Kunststoffs beeinflusst werden. Somit ist es möglich, bestimmte Vibrationen, die unter NVH-Aspekten unerwünscht sind, zumindest weitgehend zu unterdrücken. Hierbei können unter anderem lokal verschiedene Eigenschaften der Fasern eine Ausbreitung von Vibrationen innerhalb des Bauteils erschweren.
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Bei einer Radaufhängungseinheit besteht aber das Problem, dass die fahrdynamischen Anforderungen an die erste Komponente sich deutlich von denen der zweiten Komponente unterscheiden, was dazu führt, dass die Materialanforderungen an die beiden Komponenten sehr stark variieren, so dass eine Herstellung in einem gemeinsamen Herstellungsschritt und insbesondere bei Veränderung der Materialzusammensetzung nur schwierig und aufwändig zu realisieren ist, insbesondere wenn wenigstens eine der Komponenten ganz, überwiegend oder bereichsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt ist. Insofern ist es zielführend im Sinne der Erfindung, dass beide Komponenten getrennt voneinander hergestellt werden.
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Wie oben beschrieben, ist zwischen der ersten und zweiten Komponente eine kraft- und/oder stoffschlüssige Verbindung vorgesehen. Denkbar sind z. B. Schraub- und/oder Klebverbindungen. Beispielsweise dient das zweite Ende des Längslenkers zur Verbindung mit dem Radträger. Dies schließt einerseits die Möglichkeit ein, dass der Längslenker dort mit dem Radträger lösbar verbunden ist, andererseits aber auch die Möglichkeit, dass der Längslenker dort mit dem Radträger unlösbar verbunden ist. Bevorzugt sind beide Komponenten starr miteinander verbunden. Auch können beide Komponenten relativ zueinander beweglich sein.
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Die kraft- und/oder stoffschlüssige Verbindung zwischen der ersten und zweiten Komponente ermöglicht deren Herstellung in unabhängigen, der Verbindung vorgeschalteten Herstellungsschritten, so dass den unterschiedlichen mechanischen Anforderungen dieser Komponenten wie Steife, Schwingungsverhalten und dergleichen besser Rechnung getragen werden kann und somit insgesamt die Radaufhängungseinheit den fahrdynamischen Anforderungen, den Gewichtsanforderungen und den Anforderungen an das Schwingungs- bzw. Vibrationsverhalten gerecht werden kann, ohne dass die Herstellung erschwert und verteuert wird.
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So ist es möglich, wenigstens durch unterschiedliche Prozessbedingungen in den unabhängigen Herstellungsschritten den unterschiedlichen mechanischen Anforderungen der ersten und zweiten Komponente Rechnung zu tragen.
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Vorgesehen kann sein, dass sich die erste und zweite Komponente in ihrer Materialzusammensetzung und/oder Materialbeschaffenheit unterscheiden.
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Obwohl beide Komponenten aus faserverstärkten Kunststoff gebildet sind, kann in einer möglichen Ausgestaltung vorgesehen sein, dass genau eine der Komponenten aus erster und zweiter Komponente, bevorzugt die erste Komponente ganz, überwiegend oder teilweise aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise aus einem Metallblech in einem Umformungsverfahren, wie Stanzen oder Tiefziehen, oder aus einer metallischen Legierung, wie einer Aluminiumlegierung oder Eisen, in einem Gussverfahren, hergestellt ist.
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Wie oben bereits erwähnt, ist vorgesehen, dass die erste und zweite Komponente ganz aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt ist und sich die faserverstärkten Kunststoffe der Komponenten wenigstens hinsichtlich einer Eigenschaft aus Material der Faserverstärkung, Struktur der Faserverstärkung, wie Faserlänge, Faserdichte oder Faserorientierung, und Material des Kunststoffs unterscheiden.
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Wie oben bereits beschrieben, weist die dem Längslenker entsprechende zweite Komponente ausschließlich Glasfasern als Faserverstärkung auf, während die dem Radträger entsprechende erste Komponente ausschließlich Kohlenstofffasern aufweist, damit letztere eine hohe Bauteilsteifigkeit, insbesondere eine hohe Sturzsteifigkeit der im Achsverbund verbauten Radaufhängungseinheit aufweist.
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So ist es möglich, zusätzlich zu der generell gewichtssparenden Auswirkung, die sich durch die Verwendung von faserverstärkten Kunststoffen ergibt, ferner den unterschiedlichen Anforderungen der ersten und zweiten Komponente hinsichtlich Vibrationsverhalten bzw. -dämpfung und Steifigkeit leicht gerecht zu werden. Durch die zeitlich den Herstellungsschritten der Komponenten nachfolgende Verbindung von erster Komponente und zweiter Komponente letztlich zu einer Einheit ist es verbessert möglich, über die Packungsdichte, Orientierung und/oder Zusammensetzung der eingelagerten Fasern die Materialeigenschaften des der ersten Komponente entsprechenden Radträgers weitgehend unabhängig von denen der zweiten, dem Längslenker entsprechenden Komponente einstellen zu können.
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Bei der Erfindung ist also sowohl der starre hintere Teil (erste Komponente) als auch der schwertförmige vordere Teil (zweite Komponente) aus faserverstärktem, bevorzugt endlosfaserverstärktem, Kunststoff hergestellt, wobei beide Komponenten aus dem gleichen Material, erfindungsgemäß aber aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Im Gegensatz zu einer einteiligen Ausführung, also einer einstückigen des Radträgers zusammen mit dem Schwertlenker, ermöglicht die konkrete Ausgestaltung nach dem gemäß der Erfindung zweiteiligen Konzept die gezielte Optimierung der beiden Komponenten in Bezug auf die Gestalt, die Faserorientierung, den Fertigungsprozess, die Zykluszeiten für die Großserienfertigung, die Materialeigenschaften, etc., wodurch letztlich Kosten und Gewicht des Gesamtbauteils minimiert werden können.
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Möglich ist aber auch, dass lediglich die starre hintere Komponente, also der Radträger aus faserverstärktem Kunststoff gefertigt ist, wohingegen die vordere Komponente des Radträgers, also der Schwertlenker aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise einem Stahlblech, hergestellt ist.
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Denkbar ist ebenfalls, dass lediglich die vordere, zweite Komponente aus faserverstärktem Kunststoff gefertigt ist, wohingegen die hintere, erste Komponente entweder als Stahlblech- oder als Gussbauteil (z. B. Aluminiumguss oder Grauguss) hergestellt ist.
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Vorgesehen ist, dass die vordere, zweite Komponente aus glasfaserverstärktem Kunststoff gefertigt wird, um eine hohe Flexibilität der schwertförmigen Struktur um die X- und die Z-Achse zu gewährleisten. Die hintere, zweite Komponente hingegen ist aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff hergestellt, um eine hohe Bauteilsteifigkeit, insbesondere eine hohe Sturzsteifigkeit des im Achsverbund verbauten Radträgers zu erreichen.
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Bei allen Varianten ist die vordere, zweite Komponente fest mit der hinteren, ersten Komponente verbunden, wobei unterschiedliche Verbindungsarten wie beispielsweise Verschrauben und/oder Kleben, etc. denkbar und möglich sind.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist in der Lageraufnahme der zweiten Komponente ein Lager oder ein Gummilager aufgenommen. Das Lager kann auch als Silent-Lager bezeichnet werden. Beispielsweise ist das Lager oder das Gummilager in die Lageraufnahme eingeklebt. Gemäß einer bevorzugten Variante ist der Kautschuk, also das Gummi des Lagers in die Lageraufnahme der zweiten Komponente hinein vulkanisiert. Beispielsweise kann eine metallische äußere Buchse des Lagers bei einer Variante, bei der die zweite Komponente wenigstens im Bereich der Lageraufnahme einen faserverstärkten Kunststoff aufweist, entfallen. Dieser Ansatz spart zusätzlich Kosten und Gewicht, wobei die zweiteilige Konstruktion der Radaufhängungseinheit die Handhabung während des Vulkanisationsprozesses speziell bei der Herstellung größerer Stückzahlen vereinfacht. Zusätzlich lassen sich weitere Fertigungs- und Montageprozesse wie beispielsweise das Einpressen eines konventionellen Lagers, d. h. Gummi-Metall-Lagers, vereinfachen und optimieren.
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Bevorzugt weist die zweite Komponente zwischen der Lageraufnahme und dem zur angrenzenden Anordnung an die erste Komponente vorgesehenen Bereich einen geraden, gekrümmten oder abgewinkelten Verlauf auf. Insbesondere kann die dem Längslenker entsprechende zweite Komponente L-förmig, ausgebildet sein. Hierbei kann sich die L-Form insbesondere in der X-Z-Ebene erstrecken, wobei ein erster Schenkel vom ersten Ende in etwa abwärts bzw. aufwärts führt, während ein zweiter Schenkel hieran ansetzt und in etwa waagerecht zum zweiten Ende führt. D. h., die beiden Schenkel stehen in etwa senkrecht zueinander. Bei anderen abgewinkelten Formen können zwei Schenkel in einem Winkel, der deutlich von 90 Grad abweicht, zueinander stehen. Selbstverständlich können die Schenkel auch sanft, in Form einer Biegung, ineinander übergehen. Mit der zweidimensionalen Ausprägung in der X-Z-Ebene ist eine hohe Position des komfortrelevanten Gummilagers im Bereich der Schnittstelle zwischen Radträger, also dessen Schwertlenkerabschnitt und der Karosserie, einem Hilfsrahmen oder dergleichen Anbindung und letztlich eine für den Fahrkomfort günstige Raderhebungskurve erzielbar. Auch ist eine Krümmung in der X-Y-Ebene günstig, um eine Spurweitenbandbreite bei gleichbleibender lateraler Position des komfortrelevanten Gummilagers erreichen zu können, wodurch beispielsweise unterschiedliche Spurweiten verschiedener Fahrzeuge einer Plattform bzw. eines modularen Baukastens verwirklicht werden können, ohne dabei die karosserieseitigen Schnittstellen anpassen zu müssen.
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Ein Kraftfahrzeug weist wenigstens eine, bevorzugt zwei Radaufhängungseinheiten an einer Achse in einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen auf. Bevorzugt gehören die Radaufhängungseinheiten zum Achsverbund einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs, wobei sich die zweite Komponente jeweils in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt. Bevorzugt ist die zweite Komponente bezüglich der üblichen Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs vor der ersten Komponente angeordnet.
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Die mehreren Radaufhängungseinheiten haben eine untereinander gleichförmig und bezüglich der Materialwahl identisch ausgebildete, dem Radträger entsprechende, erste Komponente und eine untereinander unterschiedlich bezüglich der Form und/oder bezüglich der Materialwahl ausgebildete, dem Längslenker entsprechende, zweite Komponente zur Anpassung an verschiedene Kraftfahrzeugtypen.
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Die zweiteilige Konstruktion der Radaufhängungseinheit gemäß der Erfindung unterstützt somit Plattform- und/oder Baukastenansätze. So ist es beispielsweise möglich, dass innerhalb eines Baukastens die erste Komponente der Radaufhängungseinheit für alle Fahrzeuge als Gleichteil ausgeführt wird, wohingegen die zweite, die dem Längslenker entsprechende Komponente für einzelne Fahrzeuge beziehungsweise Fahrzeugbaureihen spezifisch ausgestaltet wird, um gewisse Bandbreiten in Bezug auf Fahrzeuggrößen und/oder Fahrzeugfahrhöhen abbilden zu können.
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Die Eigenschaften, beispielsweise die Steifigkeit oder aber auch die Dämpfung des endlosfaserverstärkten Kunststoffmaterials, welches für die vordere, zweite beziehungsweise die hintere, erste Komponente verwendet wird, lassen sich durch den zweiteiligen Gestaltungsansatz speziell in Bezug auf die Anforderungen der einzelnen Teile wählen, um letztlich das Gesamtbauteil im Hinblick auf Funktion, Kosten und Gewicht zu optimieren.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen:
- 1 eine Ausführungsform der Radaufhängungseinheit 1, und
- 2 eine weitere Ausführungsform der Radaufhängungseinheit.
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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Die erfindungsgemäße Radaufhängungseinheit 1 ist für eine in Schwertlenkerbauweise ausgebildete Hinterachse eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Die Radaufhängungseinheit 1 weist eine bezüglich der Vorwärtsfahrtrichtung des Kraftfahrzeugs hintere, erste Komponente 3 auf, die auch als der eigentliche Radträger angesehen werden kann. Die Radaufhängungseinheit 1 weist ferner genau eine längliche, bezüglich der ersten Komponente 3 vordere, zweite Komponente 2, zur Erstreckung in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs auf, die folglich auch als Längslenker oder hier als Schwertlenker bezeichnet werden kann.
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Die vordere, zweite Komponente 2 dient der Festlegung der Radaufhängungseinheit 1 und Anbindung an ein Chassis, eine Karosserie, eine selbsttragende Karosserie, einen Hilfsrahmen des nicht dargestellten Kraftfahrzeugs über ein Lager 11, das in einer Lageraufnahme 4 der vorderen, zweiten Komponente 2 aufgenommen ist. Die erste Komponente 3 und die vordere, zweite Komponente 2 sind kraft- und/oder stoffschlüssig, z. B. durch Verschrauben und/oder Verkleben verbunden.
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Wesentlich ist, dass die beiden Komponenten 2 und 3 getrennt voneinander hergestellt sind, und zu der Radaufhängungseinheit 1 zusammengefügt werden.
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Dazu weisen die beiden Komponenten 2 und 3 jeweils einander korrespondierende Fügebereiche auf, welche bevorzugt einander überlappen. So kann eine kraft- und/oder stoffschlüssige Verbindung der zunächst getrennten Komponenten 2, 3 bewirkt werden, wobei Schraub- oder Nietverbindungen und/oder Klebverbindungen oder Kombinationen daraus möglich sind. Die erste Komponente 3 weist eine in Richtung zur vorderen, zweiten Komponenten 2 orientierte Verjüngung 12 auf. Die Verjüngung 12 ist so ausgeführt, dass die erste Komponente 3 im Fügebereich eine in Z-Richtung gesehene Materialstärke aufweist, welche im Wesentlichen der Materialstärke der vorderen, zweiten Komponente 2 in Z-Richtung entspricht. Erkennbar ist der Vorteil, dass beide Komponenten 2, 3 individuell hergestellt werden können, wobei auch die Fügebereiche einander angepasst hergestellt werden können, so dass eine besonders günstige, starre Verbindung gegeben ist. Natürlich können die beiden Komponenten 2, 3 auch stumpf gegeneinander gesetzt und entsprechend miteinander verbunden werden.
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Das Lager 11 weist beispielhaft eine äußere Metallbuchse 5, eine innere Metallbuchse 6 sowie ein dazwischen angeordnetes Gummielement 7 auf. Das Lager 11 ist beispielsweise in die Lageraufnahme 4 der vorderen, zweiten Komponente 2 eingepresst oder eingeklebt. In einer nicht dargestellten Ausgestaltung ist das Lager 11 unter Wegfall der äußeren Metallbuchse 5 in die Lageraufnahme 4 einvulkanisiert.
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Die Materialen der zweiten, vorderen Komponente 2 sind glasfaserverstärkte Kunststoffe, da die vordere, zweite Komponente 2 steif in vertikaler Richtung und in seitlicher Richtung elastisch nachgebend sein soll. Alternativ können mit Kohlenstofffasern verstärkte Kunststoffmaterialien in der zweiten, vorderen Komponente 2 zur Anwendung kommen.
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Die Faserorientierung des faserverstärkten Kunststoffs kann ferner dazu verwendet werden, die vordere, zweite Komponente 2 zu optimieren, um eine Vielfalt von Anforderungen, wie zum Beispiel Steifigkeit und Härte zu erfüllen. Dabei sind durch geeignete Auswahl der Faserorientierung, gegebenenfalls in Kombination mit einer Auswahl des Materials der Faserverstärkung die mechanischen Eigenschaften der zweiten, vorderen Komponente 2 entsprechend einstellbar und dabei gleichzeitig das Gewicht und die Herstellungskosten der zweiten, vorderen Komponente 2 reduzierbar.
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Im Vergleich zu vorderen, zweiten Komponenten 2 aus Stahlblech weisen solche aus faserverstärkten Kunststoffen den Vorteil auf, dass die schwingungsdämpfenden Eigenschaften der letztgenannten Materialien im Allgemeinen höher sind. Ferner können die schwingungsdämpfenden Eigenschaften der vorderen, zweiten Komponente 2 im Hinblick auf spezifische Fahrzeuganforderungen im Wesentlichen durch die Materialeigenschaften des Kunststoffs, wie des Polyesterharzes, eingestellt werden. Eine strukturell höhere Materialdämpfung ist vorteilhaft, um Eigenresonanzspitzen im Frequenzraum bei Vibrationsanregung der vorderen, zweiten Komponente 2 zu reduzieren.
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Die hintere, erste Komponente 3 der Radaufhängungseinheit 1 weist eine Radnabenaufnahme 9 auf, die ein um eine Radachse 10 drehbeweglich gelagertes Rad 8 (Hinterrad) aus einer Felge und einem Reifen lagert.
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Die Materialien für die hintere, erste Komponente 3 sind mit Kohlenstofffasern verstärkte Kunststoffe, damit letztere eine hohe Bauteilsteifigkeit, insbesondere eine hohe Sturzsteifigkeit der im Achsverbund verbauten Radaufhängungseinheit 1 aufweist.
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Die Faserorientierung des faserverstärkten Kunststoffs kann auch bei dieser hinteren, ersten Komponente 3 dazu verwendet werden, eine Vielfalt von Anforderungen, wie zum Beispiel Steifigkeit und Härte zu erfüllen. Dabei sind wiederum durch geeignete Auswahl der Faserorientierung, gegebenenfalls in Kombination mit einer Auswahl des Materials der Faserverstärkung die mechanischen Eigenschaften der ersten, hinteren Komponente 3 entsprechend einstellbar und dabei gleichzeitig das Gewicht und die Herstellungskosten der ersten, hinteren Komponente 3 reduzierbar.
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Ferner können die schwingungsdämpfenden Eigenschaften der hinteren, ersten Komponente 3 im Hinblick auf spezifische Fahrzeuganforderungen im Wesentlichen durch die Materialeigenschaften des Kunststoffs, wie des Polyesterharzes, eingestellt werden. Eine strukturell höhere Materialdämpfung ist vorteilhaft, um Eigenresonanzspitzen im Frequenzraum der hinteren, ersten Komponente 3 bei Vibrationsanregung zu reduzieren.
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2 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Radaufhängungseinheit 1, die sich in der Form der Ausbildung der zweiten, vorderen Komponente 2 von der in 1 gezeigten Ausführungsform unterscheidet. Einerseits ist dabei eine im Allgemeinen zweidimensionale Ausprägung in der X-Z-Ebene, d. h. in der von der Längsrichtung und der Fahrzeugvertikalachse aufgespannten Ebene angedacht, um eine möglichst hohe Position der Lageraufnahme 4 im Bereich der Schnittstelle zwischen Radträger (also zusammengefügte erste und zweite Komponente) und Karosserie und letztlich eine für den Fahrkomfort günstige Raderhebungskurve in Seitenansicht zu erzielen. Andererseits ist eine Krümmung in der X-Y-Ebene, d. h. in der durch die Querrichtung und Längsrichtung des Fahrzeugs aufgespannten Ebene günstig, um eine Spurweitenbandbreite bei gleichbleibender lateraler Position der Lageraufnahme darzustellen, wodurch beispielsweise unterschiedliche Spurweiten verschiedener Fahrzeuge einer Entwicklungsplattform bzw. eines modularen Entwicklungsbaukastens verwirklicht werden können, ohne dabei die karosserieseitigen Schnittstellen variieren zu müssen.
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Bezugszeichenliste:
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- 1
- Radaufhängungseinheit
- 2
- zweite Komponente
- 3
- erste Komponente
- 4
- Lageraufnahme
- 5
- äußere Metallbuchse des Lagers
- 6
- innere Metallbuchse des Lagers
- 7
- Gummielement des Lagers
- 8
- Rad
- 9
- Radnabenaufnahme
- 10
- Radachse
- 11
- Lager
- 12
- Verjüngung
