-
Die Erfindung betrifft einen Querlenker für ein Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, der in Einschalenbauweise mit einer Schale ausgebildet ist, mit einem Rad-Schenkel, aufweisend eine Rad-Anbindungsstelle für einen Radträger und eine erste Chassis-Anbindungsstelle für ein Chassis, sowie einem vom Rad-Schenkel ausgehenden Chassis-Schenkel, aufweisend eine zweite Chassis-Anbindungsstelle für das Chassis, wobei der Chassis-Schenkel einen Sollverformungsbereich aufweist
-
Querlenker bilden bei Kraftfahrzeugen eine Komponente der Fahrzeugradaufhängung. Ein solcher Querlenker verbindet hierbei den Radträger mit dem Fahrzeugaufbau, typischerweise mit dem Chassis bzw. mit einem Hilfsrahmen. Normalerweise verfügt ein solcher Querlenker über zwei Chassis-seitige Anbindungsstellen sowie eine radseitige Anbindungsstelle. Die Chassis-seitigen Anbindungsstellen, über die eine gelenkige Verbindung, bspw. durch Metall-Gummi-Verbundlager gegeben ist, fluchten in eingebautem Zustand üblicherweise mit der X-Achse (also der Längsachse) des Fahrzeugs, so dass eine Schwenkbewegung der radseitigen Anbindungsstelle in der Y-Z-Ebene ermöglicht wird. Es sind allerdings auch Abweichungen hiervon möglich, so dass die Schwenkachse im Winkel zur X-Achse verläuft. Die Hauptfunktion des Querlenkers ist in jedem Fall, zusammen mit anderen Aufhängungskomponenten horizontale, d. h. in der X-Y-Ebene liegende Kräfte aufzunehmen.
-
Eine typische Bauform eines Querlenkers ist mehr oder weniger L-förmig, wobei sich der Querlenker grob in zwei Schenkel gliedert, deren einer eine Chassis-seitige Anbindungsstelle mit der radseitigen Anbindungsstelle verbindet und sich im Wesentlichen quer zur X-Achse erstreckt. Bei waagerechter Ausrichtung des Querlenkers verläuft dieser Schenkel und somit die Verbindung der genannten zwei Anbindungsstellen in etwa entlang der Y-Achse (Querachse). Ein weiterer Schenkel ist normalerweise in der Nähe der genannten radseitigen Anbindungsstelle mit dem ersten Schenkel verbunden und verläuft in einem Winkel zu diesem. Am Ende des genannten Schenkels ist die zweite Chassis-seitige Anbindungsstelle angeordnet.
-
Neben geschmiedeten Querlenkern, die üblicherweise aus Leichtmetall oder Stahl bestehen, sind im Stand der Technik auch solche Lenker bekannt, die als Blechumformteile gefertigt werden. Um einem derartigen Lenker die notwendige Festigkeit zu verleihen, ist das Blech durch einen geeigneten Umformprozess (bspw. Ziehen) mit einem Profil versehen, das ihm typischerweise eine schalenartige Struktur verleiht. Neben zweischaligen Lenkern, bei denen zwei Schalen einen Innenraum umschließen und sich durch ihre Verbindung gegenseitig Stabilität verleihen, sind auch einschalige Lenker bekannt, bei denen die Stabilität allein aus der Struktur einer einzelnen Schale resultiert, deren wesentlicher Bestandteil in der Regel ein randseitiger Flansch ist. Daneben können im Innenbereich zwischen den Rändern Verprägungen, Sicken oder ähnliches eingebracht sein, durch die die Stabilität zusätzlich erhöht wird.
-
Querlenker werden üblicherweise als Sekundärkomponenten eingeordnet, die sich bei einer Überlastung (die z. B. durch eine zu schnelle Durchfahrt durch ein Schlagloch, ggf. kombiniert mit einer Vollbremsung entstehen kann) verformen sollen und so Energie absorbieren, bevor eine Verformung von Primärkomponenten, wie z. B. Hilfsrahmen oder Achsschenkel, eintritt. Neben der Anforderung einer ausreichenden Stabilität im normalen Betrieb des Kraftfahrzeugs besteht somit die Anforderung an den Querlenker, bei Überschreiten einer bestimmten Belastung gewissermaßen planmäßig bzw. kontrolliert nachzugeben, indem er sich verformt.
-
Um eine vorgesehene Reihenfolge des Nachgebens der Aufhängungsteile sicherzustellen, muss der Querlenker bestimmte Anforderungen sowohl hinsichtlich des Nachgebens in Längsrichtung (X-Richtung) als auch in Querrichtung (Y-Richtung) erfüllen. Besonders komplex ist hierbei der Beitrag einer in X-Richtung einwirkenden Kraft, die den Querlenker auf Druck, Biegung und Torsion beansprucht. Es ist schwer zu bestimmen, welche der genannten Belastungen hauptsächlich dazu beiträgt, dass das Bauteil nachgibt. Ein einschaliger Lenker reagiert aufgrund seiner offenen Bauweise relativ empfindlich gegenüber Torsionsbelastung, was es schwierig macht, die Belastungsschwelle für das planmäßige Nachgeben einzustellen. Teilweise wird versucht, dies dadurch zu beheben, indem die Dicke des Materials der Schale vergrößert wird, was sich allerdings nachteilig auf das Gewicht des Querlenkers auswirkt.
-
Die
EP 2 399 765 B1 zeigt ein Kraftfahrzeuglenker mit einem einschaligen Grundkörper und an diesen angebundenen Lagerabschnitten. Der Grundkörper weist einen Boden und seitlich daran angeordnete, umgebogene Flansche auf, wobei zwischen zwei Lagerabschnitten eine Ausnehmung in einem Flansch vorgesehen ist. Die Ausnehmung weist zumindest abschnittsweise einen Kragen auf. Ein Ausführungsbeispiel zeigt die Ausnehmung zwischen einem Chassis-seitigen und einem radseitigen Lagerabschnitt. In der Nähe der Ausnehmung befindet sich eine als Durchzug ausgebildete Montageöffnung.
-
Die
DE 102 05 639 A1 zeigt einen Querlenker für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs, der bspw. als mehrteilige Blechkonstruktion ausgebildet sein kann, wobei an eine Blechplatine zur Versteifung randseitig Blechstreifen angeschweißt sind. Die Blechplatine weist hierbei eine Durchgangsöffnung auf, die aus zwei voneinander beabstandete runden Lochöffnungen und einer diese verbindenden, länglichen Stegöffnung gebildet ist.
-
Die
DE 100 29 189 A1 zeigt ein Querlenker einer Radaufhängung, der im Wesentlichen durch ein einstückiges Gussteil aus Stahl oder einer Leichtmetalllegierung gebildet ist. Randseitig eines in der Lenkerebene verlaufenden flächigen Bereichs sind hierbei quer zur Lenkerebene verlaufende Rippen bzw. Flansche ausgebildet. Der flächige Bereich weist des Weiteren einen nierenförmigen Durchbruch sowie zwei hantelförmige Durchbrüche auf.
-
Die
DE 10 2010 020 520 A1 zeigt einen Lenker für eine Radaufhängung mit einer radseitigen und einer aufbauseitigen Lagerstelle sowie einer sich dazwischen erstreckenden Lenkerbasis. In die Lenkerbasis ist einer Materialschwächung eingebracht zur Beeinflussung der duktilen Verformungseigenschaften des Lenkers. Die Materialschwächung ist hierbei wiederum eine hantelförmige Ausnehmung mit zwei Lochöffnungen und einer dazwischen befindlichen Stegöffnung. Die Ausnehmung ist im Bereich einer auf Druck beanspruchten Lagerstelle angeordnet und die Stegöffnung kann insbesondere rechtwinklig zur Kraftrichtung verlaufen.
-
Die
US 8,251,386 B2 zeigt einen aus drei Blechteilen geschweißten Querlenker, bei dem zwei Blechstreifen an den Randseiten von Schenkeln des Lenkers angeschweißt sind. In eingebautem Zustand befindet sich einer der angeschweißten Blechstreifen vorne und einer auf einer dem Chassis zugewandten Seite. Ein in Richtung der Lenkerebene verlaufender Lenkerboden weist zum einen eine Durchgangsöffnung auf, und zum anderen beiderseits der Durchgangsöffnung jeweils einen vorgewölbten Abschnitt, der in Richtung auf jeweils einen der Blechstreifen aufsteigend geneigt ist.
-
Die
KR 10 2007 0055804 A zeigt einen Aufhängungslenker mit vorderen und hinteren Anbindungsstellen sowie einer Anbindungsstelle für einen Radträger. Der Lenker ist in Zweischalenbauweise konstruiert, wobei zwischen den beiden Schalen einen Verstärkungsteil eingesetzt ist, das sich in einem randseitigen Bereich auf einer dem Radträger zugewandten Seite befindet.
-
Die
EP 1 160 106 A2 zeigt einen Querlenker für ein Kraftfahrzeug, der aus miteinander verschweißten Stahlblechen geformt ist. Hierbei bildet ein Blechformteil eine Schale des Lenkers. Die flanschartig umgebogenen Seiten der Schale sind über einen mit ihnen verschweißtes Stahlblech verbunden. In einem Bereich, in dem die Schenkel des Lenkers aufeinandertreffen, ist außerdem ein weiteres Verstärkungsblech eingeschweißt.
-
Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet die Bereitstellung eines Querlenkers, der ein möglichst geringes Gewicht aufweist und gleichzeitig bei einer Überlastung durch eine entlang der Längsachse des Fahrzeugs wirkende Kraft zuverlässig in vorbestimmter Weise nachgibt, noch Raum für Verbesserungen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Querlenker mit geringem Gewicht bereitzustellen, der sich bei einer Überlastung aufgrund einer entlang der X-Achse einwirkenden Kraft in vorherbestimmter Weise verformt.
-
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Querlenker mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei die Unteransprüche vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung betreffen.
-
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.
-
Durch die Erfindung wird ein Querlenker für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung gestellt. Der Querlenker ist in Einschalenbauweise bzw. einschalig mit einer Schale ausgebildet. Wie bereits oben erläutert, bedeutet "einschalig", dass die Struktur des Querlenkers im Wesentlichen durch Blech (oder ggf. vergleichbares plattenförmiges Material) gebildet ist, das nach Art einer (einseitig offenen) Schale geformt ist und somit eine gewölbte Struktur und/oder abgewinkelte Randbereiche aufweist, die Flansche bilden. Diese Art von Querlenker ist abzugrenzen von zweischaligen Bauformen, bei denen zwei Schalen, die bspw. miteinander verschweißt sind, einen Innenraum umschließen. Bevorzugt besteht die Schale aus einer einzelnen Lage Blech, insbesondere Stahlblech. Daneben ist es aber auch denkbar, eine mehrschichtige Schale (wobei das Metallblech verstärkt ist, z. B. durch ein zusätzliches verschweißtes Metallblech oder eine faserverstärkte Kunststoffschicht) einzusetzen, oder sogar eine Schale, die insgesamt aus faserverstärktem Kunststoff besteht.
-
Der Querlenker umfasst einen Rad-Schenkel, der eine Rad-Anbindungsstelle für einen Radträger und eine erste Chassis-Anbindungsstelle für ein Chassis aufweist. Die genannten Anbindungsstellen sind Punkte bzw. Bereiche, an denen direkt oder indirekt eine Verbindung zum Radträger bzw. Chassis hergestellt werden kann. Eine solche Anbindungsstelle kann z. B. durch eine Lagerbuchse, einen Lagerzapfen, eine Kugelgelenkaufnahme oder Ähnliches gegeben sein. Es ist im Stand der Technik auch bekannt, eine Kugelgelenkaufnahme als separat gefertigtes Bauteil durch Nieten, Verschrauben oder dergleichen mit der eigentlichen Schale des Querlenkers zu verbinden. In einem solchen Fall kann auch der Teil der Schale, der für die Befestigung der Kugelgelenkaufnahme vorgesehen ist und hierfür z. B. Bohrungen aufweist, als Anbindungsstelle angesehen werden. Der Rad-Schenkel stellt einen Teil des Querlenkers dar, der sich im eingebauten Zustand vom Chassis (bspw. einem Hilfsrahmen) zum Radträger erstreckt. Der Verlauf des Rad-Schenkels entspricht hierbei normalerweise in etwa der Y-Achse des Fahrzeugs. Selbstverständlich muss der Rad-Schenkel hierbei nicht gerade sein, sondern kann an wenigstens einer Seite z. B. einen gebogenen Rand aufweisen.
-
Der Querlenker weist des Weiteren einen Chassis-Schenkel auf, der vom Rad-Schenkel ausgeht und eine zweite Chassis-Anbindungsstelle für das Chassis aufweist. Der Chassis-Schenkel befindet sich auf der dem Chassis zugewandten Seite des Querlenkers und verläuft in einem Winkel zum Rad-Schenkel, von dem er ausgeht bzw. in den er einmündet. Wie bei einschaligen Konstruktionen üblich, sind die beiden Schenkel in aller Regel einstückig ausgebildet, bestehen also aus dem gleichen Stück Material, also z. B. Blech oder Ähnlichem. Die Schenkel werden zumindest überwiegend durch die Schale gebildet. Typischerweise erhält der Querlenker durch die beiden Schenkel eine L-förmige Struktur. Die Kontur am Übergang von einem Schenkel zum anderen ist normalerweise geschwungen, so dass dort keine Ecke bzw. kein Knick gegeben ist. Auch bei einer als L-förmig zu bezeichnenden Struktur ist der Verlauf des Chassis-Schenkels in der Regel nicht rechtwinklig zum Rad-Schenkel. Allerdings verlaufen die gedachten Verbindungslinien zwischen Rad-Anbindungsstelle und erster Chassis-Anbindungsstelle einerseits sowie erster und zweiter Chassis-Anbindungsstelle andererseits in vielen Fällen in etwa rechtwinklig. In eingebautem Zustand sind die erste und zweite Chassis-Anbindungsstelle normalerweise in etwa entlang der X-Achse des Fahrzeugs angeordnet, um eine Schwenkbewegung des Querlenkers um die X-Achse zu gewährleisten, es sind aber auch Abweichungen hiervon möglich.
-
Der Chassis-Schenkel (genauer gesagt, der Teil der Schale, der dem Chassis zugehörig ist) weist einen Sollverformungsbereich auf. Ein solcher Sollverformungsbereich dient zum Einleiten einer planmäßigen Verformung bei einer einwirkenden Kraft. Insbesondere kann es sich hierbei um eine Kraft handeln, die entlang der X-Achse des Fahrzeugs wirkt. Um eine unnötige Beschädigung anderer (insbesondere primärer) Fahrzeugkomponenten zu verhindern, wird durch den Sollverformungsbereich eine planmäßige Verformung eingeleitet. Die Verformung nimmt hierbei normalerweise im Sollverformungsbereich ihren Anfang oder ist ggf. auf diesen Bereich begrenzt. Der Begriff „planmäßig" soll selbstverständlich nicht bedeuten, dass bei einer Überlastung der genaue Verlauf oder das Ausmaß der Verformung planbar wären, sondern lediglich, dass die Verformung an sich geplant ist.
-
Erfindungsgemäß weist der Sollverformungsbereich eine Ausnehmung in einem Boden der Schale sowie einen hierzu benachbarten Ausschnitt in einem randseitig des Bodens ausgebildeten Flansch auf. Die Ausnehmung, die auch als Durchgangsöffnung bezeichnet werden kann, ist im Boden der Schale angeordnet. Ein derartiger Boden verläuft normalerweise wenigstens teilweise in oder parallel zu einer Ebene, die durch die o.g. Anbindungsstellen aufgespannt wird. Der Boden muss allerdings nicht insgesamt eben sein, sondern kann seinerseits strukturiert sein, z. B. durch Verprägungen, Sicken oder Ähnliches. Die Ausnehmung ist hierbei selbstverständlich in einem Teil des Bodens angeordnet, der dem Chassis-Schenkel zugehörig ist. Randseitig des Bodens ist zumindest im Bereich des Chassis-Schenkels ein Flansch ausgebildet. Normalerweise weist der Querlenker noch weitere randseitige Flansche auf, wie bei einschaligen Lenkern üblich. Bevorzugt ist der Flansch einstückig mit dem Boden ausgebildet und kann bspw. durch Biegen oder Tiefziehen eines Blechteils geformt werden. Der Flansch verläuft natürlich im Winkel zur Ebene des Bodens und kann bspw. teilweise orthogonal zu dieser verlaufen. Er weist einen Ausschnitt auf, der zur Ausnehmung benachbart ist. Man könnte auch davon sprechen, dass sich der Ausschnitt im Bereich der Ausnehmung befindet. Bspw. kann der Ausschnitt quer zur Verlaufsrichtung des Chassis-Schenkels seitlich der Ausnehmung angeordnet sein. Er kann in einem Bereich des Flansches angeordnet sein, der der Ausnehmung am nächsten liegt. Bevorzugt handelt es sich um einen randseitigen Ausschnitt des Flansches, d. h. der Rand des Ausschnitts ist durch den Rand des Flansches gebildet.
-
Durch die Kombination der Ausnehmung im Bereich des Bodens sowie des Ausschnitts im Bereich des Flansches kann das planmäßige Nachgeben bei Einwirken einer Kraft in Richtung der X-Achse deutlich besser gesteuert werden. Die Belastung beruht hierbei hauptsächlich auf Torsion und Biegung, wobei die erfindungsgemäße Merkmalskombination zu einer besseren Ausnutzung des Materials bei Einwirken von Kräften in X-Richtung führt und sich eine zusätzliche Reaktionskraft ergibt, die ohne die Merkmalskombination nicht möglich wäre. Hierbei hat sich gezeigt, dass sich die Torsionsbelastung stabilisieren lässt, so dass die Hauptbelastung auf Biegung und Druck (Belastung in Längsrichtung des Chassis-Schenkels) beruht. Derartige Belastungen können allerdings von der einschaligen Struktur des Querlenkers besser aufgenommen werden als Torsionsbelastungen. Gleichzeitig ist zu beachten, dass keine Materialverstärkungen notwendig sind, sondern im Gegenteil Material entfernt wird, wodurch sich das Gewicht des Querlenkers verringert. Es scheint so zu sein, dass die Torsionsbelastung maßgeblich durch das offene Profil eines einschaligen Lenkers bedingt ist, wobei durch das erfindungsgemäße Weglassen bzw. Entfernen von Material und den hierdurch bedingten reduzierten Querschnitt stattdessen eher eine Stauchungsbelastung hervorgerufen wird. Durch die Ausnehmung lassen sich Spannungen lokalisieren, d. h. in diesem Bereich wird der Querschnitt des Querlenkers am stärksten belastet. Würde man nur den Ausschnitt im Bereich des Flansches vorsehen, müsste dieser für eine ähnliche Lokalisierung der Spannungen einen sehr kleinen Radius aufweisen, was wiederum die Dauerfestigkeit und somit die Lebensdauer des Querlenkers beeinträchtigen würde. Auch könnte hiermit die Torsionsbelastung nicht stabilisiert werden. Mit anderen Worten, aufgrund der Ausnehmung kann der Ausschnitt einen größeren Radius aufweisen, wobei durch geeignete Abstimmung der Radien der Ausnehmung und des Ausschnitts die Dauerfestigkeit noch optimiert werden kann.
-
Insbesondere kann der Chassis-Schenkel eine Verprägung aufweisen, innerhalb welcher die Ausnehmung angeordnet ist. Eine derartige Verprägung, die in den Boden der Schale innerhalb des Chassis-Schenkels eingebracht ist, stellt eine durch Prägen hergestellte Vertiefung dar, die eine Grundfläche aufweist, die im Wesentlichen in Richtung der durch die Anbindungsbereiche aufgespannten Ebene bzw. parallel zum Boden der Schale verläuft. Die Ränder der Verprägung, die im Winkel zur Ebene bzw. zu den angrenzenden Teilen des Bodens verlaufen, dienen hierbei im Allgemeinen der lokalen Versteifung des Querlenkers. Die Verprägung kann länglich ausgebildet sein, wobei sie in Verlaufsrichtung des Chassis-Schenkels eine größere Ausdehnung aufweist als quer hierzu.
-
Oftmals weist ein Querlenker eine Montageöffnung auf, die in vielen Fällen in einem Anschlussbereich angeordnet ist, in dem die beiden Schenkel zusammentreffen. Eine solche Montageöffnung verläuft innerhalb des Bodens und kann bspw. einen randseitigen Kragen aufweisen. Sie dient dazu, bei der Montage bzw. Demontage der Radaufhängung einen Durchgriff durch die Schale zu ermöglichen. Hierbei ist die o.g. Verprägung bevorzugt beabstandet zur Montageöffnung des Querlenkers angeordnet. Man könnte auch sagen, die Verprägung befindet sich innerhalb der Lenkerebene seitlich versetzt zur Montageöffnung. Hieraus folgt selbstverständlich auch, dass die innerhalb der Verprägung angeordnete Ausnehmung von der Montageöffnung verschieden und zu dieser beabstandet ist.
-
Die Ausnehmung kann grundsätzlich verschiedene Formen aufweisen, bspw. kann sie polygonal oder unregelmäßig geformt sein. Bevorzugt ist die Ausnehmung allerdings kreisförmig oder elliptisch ausgebildet. Diese Ausgestaltung trägt dazu bei, lokale Schwachstellen in den an die Ausnehmung angrenzenden Bereichen zu vermeiden. Derartige Schwachstellen, die bspw. die Ecken einer polygonalen Form sein könnten, können unter Umständen die Kontrolle des Verformungsverhaltens und somit ein planmäßiges Nachgeben erschweren. Die Größe der Ausnehmung kann hierbei variieren und ist selbstverständlich auch von der Größe des Querlenkers abhängig. Gemäß einer Ausgestaltung weist die Ausnehmung einen Radius zwischen 3 und 25 mm, bevorzugt zwischen 4 und 20 mm auf. Im Falle einer elliptischen Ausbildung können sich die angegebenen Werte auf die große Halbachse beziehen.
-
Bevorzugt verläuft der Boden angrenzend an die Ausnehmung wenigstens überwiegend parallel zu deren Öffnungsebene kragenfrei. Bei der oben erwähnten Ausgestaltung handelt es sich hierbei um den Teil des Bodens, der der Verprägung zugehörig ist. Im Gegensatz zu Ausnehmungen, die in Form eines Durchzugs von einem Kragen umgeben sind, der gegenüber der Öffnungsebene sowie gegenüber dem umliegenden Material abgewinkelt ist, ist es ausreichend und unter Umständen sogar vorteilhaft, wenn die Ausnehmung keinen solchen Kragen aufweist. Gegenüber einer Ausgestaltung mit einem Kragen vereinfacht sich selbstverständlich auch der Herstellungsprozess, da ein zusätzlicher Umformschritt zur Herstellung des Kragens entfällt. Es versteht sich, dass der Boden nicht zwangsläufig exakt eben sein muss, sondern teilweise eine geringfügige Neigung oder Krümmung aufweisen kann, die allerdings so schwach ist, dass ihr keine stabilisierende Wirkung wie bei einem Kragen zukommt.
-
Normalerweise weist der Chassis-Schenkel beiderseits ausgebildete Flansche auf, von denen einer Chassis-seitig angeordnet ist und der andere radseitig. Grundsätzlich kann der Ausschnitt in einem der beiden genannten Flansche ausgebildet sein, bevorzugt ist er allerdings in dem radseitig des Chassis-Schenkels ausgebildeten Flansch angeordnet. Dies gilt insbesondere dann, wenn der genannte radseitige Flansch bezüglich der X-Achse schräg nach hinten verläuft und hierbei schräg rückwärtig der Schale angeordnet ist. Bei Einwirken in Richtung der X-Achse einwirkenden Kraft lässt sich so effektiver ein planmäßiges Nachgeben erreichen als bei einer Anordnung des Ausschnitts im gegenüberliegenden, Chassis-seitigen Flansch.
-
Grundsätzlich ist es denkbar, dass der Ausschnitt bspw. polygonal ausgebildet ist. Allerdings können die innenliegenden Ecken bei einem derartigen polygonalen Ausschnitt besondere strukturelle Schwachstellen bilden, was sich nachteilig auf das Verformungsverhalten auswirken kann. Vorteilhaft weist der Ausschnitt eine abgerundete Kontur auf. Es hat sich gezeigt, dass durch eine abgerundete Struktur ohne Ecken eine bessere Kontrolle des Nachgebens des Lenkers möglich ist. Insbesondere kann der Ausschnitt eine kreisbogenartige Kontur aufweisen. Die Kontur muss hierbei nicht durchgehend und exakt kreisbogenförmig sein, d. h. sie muss sich nicht zwangsläufig durch einen einzigen Radius beschreiben lassen, sondern es können Teile der Kontur für sich betrachtet exakt kreisbogenförmig sein. Insbesondere kann die kreisbogenartige Kontur einen Radius zwischen 30 mm und 250 mm, bevorzugt zwischen 40 bis 200 mm, aufweisen. Über die Wahl des Radius lässt sich das Verformungsverhalten des Querlenkers je nach Anforderung gezielt steuern.
-
Bevorzugt verläuft der Flansch angrenzend an den Ausschnitt wenigstens überwiegend parallel zu dessen Öffnungsebene kragenfrei. D. h., es ist ausreichend und unter Umständen sogar vorteilhaft, wenn der Ausschnitt keinen Kragen aufweist, also nicht als Durchzug ausgebildet ist. Auch hierbei vereinfacht sich durch das Weglassen des Kragens der Herstellungsprozess, ohne dass dies hierdurch das vorgesehene Verformungsverhalten des Querlenkers beeinträchtigt würde. Der Flansch muss nicht zwangsläufig exakt eben sein, sondern kann teilweise eine geringfügige Neigung oder Krümmung aufweisen, die allerdings so schwach ist, dass ihr keine stabilisierende Wirkung wie bei einem Kragen zukommt. In solchen Fällen, in denen der Flansch im Bereich des Ausschnitts insgesamt leicht geschwungen ist, ist die Öffnungsebene des Ausschnitts normalerweise ebenfalls geschwungen und im mathematischen Sinne keine Ebene. Sie kann allerdings üblicherweise zumindest jeweils in Teilbereichen als eben angesehen werden, wobei der Flansch dann jeweils parallel zu dieser (lokalen) Ebene verläuft.
-
Bevorzugt ist der Ausschnitt bezüglich der X-Achse und der Y-Achse diagonal zur Ausnehmung versetzt. Dies bedeutet, dass der Ausschnitt weder genau in X-Richtung noch genau in Y-Richtung zur Ausnehmung versetzt ist, sondern in einem Winkel zu den beiden Richtungen. Insoweit, als sowohl der Ausschnitt als auch die Ausnehmung eine gewisse Ausdehnung aufweisen, lässt sich der genaue Winkel nicht bestimmen, allerdings kann das Zentrum der Ausnehmung bezüglich des Zentrums des Ausschnittes bspw. in einem Winkel zwischen 30° und 60° zur X-Achse versetzt sein. Eine derartige Ausbildung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Flansch selber im Winkel zu den genannten Achsen verläuft.
-
Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Querlenkers,
-
2 eine Seitenansicht entsprechend der Richtung II in 1; sowie
-
3 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie III-III in 1.
-
In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
-
1 zeigt eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Querlenkers 1. Zur besseren Orientierung sind in den Figuren die X-, Y- und Z-Achse des Fahrzeugs gemäß der vorgesehenen Einbauposition eingezeichnet. Vorliegend handelt es sich um einen unteren vorderen Querlenker 1 für ein Kraftfahrzeug, z. B. einen Pkw oder Lkw. Der Querlenker 1 ist in etwa L-förmig oder gebogen, mit einem sich im Wesentlichen entlang der Y-Achse erstreckenden Rad-Schenkel 3 sowie einem in einem Anschlussbereich 17 hiervon ausgehenden bzw. hierin einmündenden Chassis-Schenkel 4. Zur Anbindung an einen Radträger (nicht dargestellt) verfügt der Querlenker 1 über eine Rad-Anbindungsstelle 5, an der eine erste Kugelgelenkaufnahme 8 ausgebildet ist. Der Lenker 1 ist vorliegend durch eine aus einem einzigen Stahlblech bestehende Schale 2 gebildet, mit einem Boden 11, an dessen Seiten drei Flansche 12, 13, 14 ausgebildet sind. Diese dienen dazu, dem Querlenker 1 die nötige Stabilität gegenüber den im normalen Betrieb auftretenden Kräften sowohl innerhalb der horizontalen X-Y-Ebene, als auch in Z-Richtung zu verleihen. Im Anschlussbereich 17 ist eine als Durchzug ausgebildete Montageöffnung 15 vorgesehen, durch die im Zuge der Montage oder Demontage der Fahrzeugaufhängung ein Werkzeug hin durchgeführt werden kann.
-
Während die Rad-Anbindungsstelle 5 an einem Ende des Rad-Schenkels 3 ausgebildet ist, ist an einem gegenüberliegenden Ende desselben, an einem Fortsatz 18, eine erste Chassis-Anbindungsstelle 6 ausgebildet, die zur Befestigung an einem (nicht dargestellten) Chassis des Kraftahrzeugs dient. Endseitig des Chassis-Schenkels 4 befindet sich eine zweite Chassis-Anbindungsstelle 7, die ebenfalls zur Befestigung am Chassis dient. Über die erste und zweite Chassis-Anbindungsstelle 6, 7 ist eine Schwenkachse am Chassis gegeben, die im vorliegenden Fall um ca. 10° gegenüber der X-Achse geneigt ist. Die erste und zweite Chassis-Anbindungsstelle 6, 7 sind hier durch eine zweite und dritte Kugelgelenkaufnahme 9, 10 gebildet.
-
Treten bei einer Belastung Kräfte in X-Richtung auf, die ein vorgesehenes Maß überschreiten, soll dafür Sorge getragen werden, dass sich zunächst der Querlenker 1 verformt, bevor sich primäre Fahrzeugkomponenten, wie z. B. ein Hilfsrahmen, verformen. Um dies zu gewährleisten, weist der Chassis-Schenkel 4 einen Sollverformungsbereich 4.1 auf, durch den eine planmäßige Verformung des Querlenkers 1 eingeleitet werden kann.
-
Hierbei ist zum einen eine kreisförmige Ausnehmung 16 vorgesehen, die innerhalb einer Verprägung 11.1 des Bodens 11 angeordnet ist. Die Verprägung 11.1 dient (ggf. zusammen mit anderen, hier nicht dargestellten Verprägungen und/oder Sicken) zur Stabilisierung des Querlenkers 1 und ergänzt insoweit die Flansche 12, 13, 14. Die Verprägung 11.1 und somit auch die Ausnehmung 16 sind im Abstand zur Montageöffnung 15 angeordnet. Wie in der Seitenansicht von 2 erkennbar, ist zum anderen in dem Flansch 12, der radseitig des Chassis-Schenkels angeordnet ist, ein Ausschnitt 19 mit einer kreisbogenartigen Kontur ausgebildet. Genauer gesagt ist der Ausschnitt 19 in einem Abschnitt 12.1 des Flansches 12, der der Ausnehmung 16 am nächsten ist, angeordnet. Wie in der Draufsicht in 1 erkennbar, ist der Ausschnitt 19 um etwa 45° zur X-Achse gegenüber der Ausnehmung 16 versetzt. Während der Radius der Ausnehmung 16 bspw. 15 mm betragen kann, kann der Radius des Ausschnitts 19 deutlich größer sein, bspw. 100 mm.
-
Die Schnittdarstellung in 3 zeigt, dass weder die Ausnehmung 16 noch der Ausschnitt 19 einen Kragen aufweisen. Vielmehr verläuft der Boden 11 angrenzend zur Ausnehmung 16 parallel zu deren Öffnungsebene kragenfrei. Entsprechend verläuft der Flansch 12 angrenzend zum Ausschnitt 19 parallel zur Öffnungsebene desselben kragenfrei.
-
Durch das Zusammenspiel der Ausnehmung 16 mit dem Ausschnitt 19 wird bei Einwirken einer in X-Richtung (Längsrichtung des Fahrzeugs) gerichteten Kraft die Belastung durch Torsionskräfte weitgehend unterdrückt. Stattdessen ergibt sich zum einen eine relevante Biegebelastung, zum anderen eine entlang des Chassis-Schenkels 4 wirkende Druckbelastung. Die Nachgiebigkeit gegenüber diesen Belastungen lässt sich vergleichsweise gut kontrollieren, wozu bspw. die Größe der Ausnehmung 16 und/oder des Ausschnitts 19 variiert werden können.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Querlenker
- 2
- Schale
- 3
- Rad-Schenkel
- 4
- Chassis-Schenkel
- 4.1
- Sollverformungsbereich
- 5
- Rad-Anbindungsstelle
- 6
- erste Chassis-Anbindungsstelle
- 7
- zweite Chassis-Anbindungsstelle
- 8, 9, 10
- Kugelgelenkaufnahme
- 11
- Boden
- 11.1
- Verprägung
- 12, 13, 14
- Flansch
- 12.1
- Abschnitt
- 15
- Montageöffnung
- 16
- Ausnehmung
- 17
- Anschlussbereich
- 18
- Fortsatz
- 19
- Ausschnitt
- X
- X-Achse
- Y
- Y-Achse
- Z
- Z-Achse
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 2399765 B1 [0007]
- DE 10205639 A1 [0008]
- DE 10029189 A1 [0009]
- DE 102010020520 A1 [0010]
- US 8251386 B2 [0011]
- KR 1020070055804 A [0012]
- EP 1160106 A2 [0013]
