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Gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 der Erfindung geht dieselbe von einem Vorprodukt für ein Kraftfahrzeug mit einem lasttragenden Bauteil aus, welches mit zumindest einem anderen Bauteil zu besagtem Vorprodukt verbaut ist. Gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3 der Erfindung betrifft dieselbe ferner ein Verfahren zur Anpassung eines lasttragenden Bauteils eines Kraftfahrzeugs an eine bestimmte Lastanforderung.
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Bei der Montage von beispielsweise Mehrlenker-Hinterachsen eines Kraftfahrzeugs wird in der aktuellen Fahrzeugmontage die gesamte Hinterachse vormontiert und „Just in Sequence“, d.h. reihenfolgesynchron das erstellte Vorprodukt an die Fahrzeugmontagelinie angeliefert. Im fahrzeugbauenden Werk wird dann eine Stahlfeder zugeordnet und verbaut. Die Stahlfedern variieren je nach Gewicht des Fahrzeugs und werden auch zur Standhöheneinstellung genutzt. Diese Vorgehensweise erfordert eine große Anzahl an verschiedenen Stahlfedern, die sich in der Federrate und der entspannten Länge unterscheiden. Hieraus resultiert der Vorteil, dass nur eine geringe Anzahl an verschiedenen Zusammenbauten (Hinterachsen) vormontiert und angeliefert werden muss. Durch den nachträglichen Verbau der Stahlfeder lässt sich die benötigte große Variantenvielfalt mit geringem Aufwand herstellen.
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So ist es beispielsweise aus der
US 3 039 759 A sowie der
AU 2016 247 125 A1 bekannt, ein vormontierten Blattfedersystem mit einem oder mehreren an demselben mittels mechanischer Befestigungsmittel angebrachten Hilfsblättern aus Federmetall zu verstärken.
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Die
DE 101 43 466 A1 offenbart ein Nutzfahrzeug mit einer eine Stahlblattfeder umfassenden Hinterachsfederung, wobei nur einen Teil der Hinterachslast aufnehmende Blattfedern vorgesehen sind, wogegen die Restlast jeweils von einem unmittelbar über der Hinterachse montierten Luftbalg übernommen wird.
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Des Weiteren ist es aus der
KR 10 0 535 568 B1 bekannt, eine Türaußenplatte eines Fahrzeugs mittels eines Türsteifigkeits-Verstärkungspads zu verstärken, indem dieses auf die Türaußenplatte aufgeklebt wird.
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Ferner ist es allgemein bekannt, Zusatzfederblätter an serienmäßigen Blattfedern an der Hinterachse von Fahrzeugen aufzuschrauben und mittels eines Federbügels vorzuspannen (vgl. TÜV AUTOMOTIVE GMBH: Teilegutachten, Zusatzblattfeder, Gutachten Nr. 18 10 08 0827, Seiten 1-8, Böblingen, 25.02.2002, URL:
- https://www.automobiles.de/WebRoot/Store20/Shops/61737168/4A2D/1773/F191/A370/BC4E/ C0A8/2936/8EE/LoadPlus Gutachten.pdf [recherchiert am 03.11.2020]).
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Ebenso ist es bekannt, an Fahrzeugen serienmäßig montierte Anschlagdämpfer durch eine Zusatzluftfederung zu ersetzen (vgl. SMV AG: SMV Zusatzluftfederung Z6 / Z8, Version:
- T00181_ppt Stand 03_2009, Einbauanleitung bereitgestellt von Italia Camper 24, Seiten 1-12, URL:
- https://www.italiacamper24.de/app/download/13281128134/Anbauanleitung+Luftfeder+Z6+u+Z 8+Fiat+230-244-250+D.pdf?t=1509894601 [recherchiert am 03.11.2020].
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Aus der
US 4 747 898 A ist darüber hinaus eine Blattfeder bekannt, welche zumindest in wesentlichen federelastischen Bereichen aus einem faserverstärkten, ausgehärteten, duromeren Kunststoff besteht. Die Verstärkungsfasern sind durch Glasfasern, Kohlenstofffasern oder andere geeignete Fasern gebildet. Die Herstellung derartiger Blattfedern erfolgt im Wesentlichen derart, dass zunächst in einem kontinuierlichen Verfahren durch Imprägnieren eines faserigen Trägermaterials mit einer aushärtbaren Kunstharzmischung ein Strang geformt wird, der durch Aushärtung in ein bandförmiges Kunstharzlaminat überführt wird, welches gegebenenfalls geschliffen und zu Streifen abgelängt wird. Im Anschluss daran werden beispielsweise mehrere dieser Laminatstreifen nach Beschichtung mit einem duromeren Bindemittel in einer Form miteinander und mit gegebenenfalls weiteren Komponenten der Blattfeder unter Aktivierung und Härtung des Bindemittels zu einem zum Aufbau der Blattfeder dienenden federelastischen Verbundteil oder -bereich oder zur Blattfeder oder einem Blattfederprofil verbunden.
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Eine ähnliche Lösung zur Herstellung einer faserverstärkten Blattfeder aus Kunststoff, hier als Verbundblattfeder bezeichnet, wird ferner mit der
WO 2014/ 145 585 A1 offenbart.
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Es besteht der Bedarf nach Hinterachskonzepten mit Blattfedern aus faserverstärktem Kunststoff, wobei dieselben bereits verbaut sind. Eine nachträgliche Zuordnung der Federn ist nicht vorgesehen. Demnach müssten alle benötigten Federraten in je einem eigenen Zusammenbau zur Verfügung gestellt werden, welches eine hohe Variantenanzahl an Hinterachs-Zusammenbauten zur Folge hätte mit dem entsprechend hohen logistischen Aufwand bei der Montage einer jeden Achse sowie bei der Weiterverarbeitung bzw. Montage derselben im fahrzeugbauenden Werk. Hier setzt die nachfolgend beschriebene Erfindung an.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den Aufwand bei der Herstellung eines Kraftfahrzeugs zu minimieren.
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Ausgehend von einem Vorprodukt für ein Kraftfahrzeug, mit einem lasttragenden Bauteil, welches mit zumindest einem anderen Bauteil zu besagtem Vorprodukt verbaut ist, wobei das Vorprodukt eine vormontierte Fahrzeugachse des Kraftfahrzeugs ist, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass das lasttragende Bauteil durch eine Blattfeder aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet ist, der zumindest ein Verstärkungselement zugeordnet oder zuordenbar ist, welches in Abhängigkeit einer bestimmten Lastanforderung nachträglich an dem bereits am Vorprodukt verbauten lasttragenden Bauteil durch Stoffschluss, insbesondere Kleben oder Schweißen, angebracht oder anbringbar ist.
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Hierdurch ist es entbehrlich, alle erforderlichen Zusammenbauten, respektive Vorprodukte, mit zumindest einem lasttragenden Bauteil bereitzustellen, um eine aktuell erforderliche Lastanforderung erfüllen zu können. Vielmehr ist nur ein Zusammenbau bzw. ein Vorprodukt mit einem einheitlichen lasttragenden Bauteil vorzuhalten, welchem lasttragenden Bauteil dann beispielsweise in der Montagelinie des fahrzeugbauenden Werkes im Hinblick auf eine aktuell erforderliche Lastanforderung zumindest ein Verstärkungselement zur Anbringung an demselben zugeordnet wird. D. h., die Variantenvielfalt wird erst bzw. direkt in bzw. an der Montagelinie erzeugt. Darüber hinaus werden im Hinblick auf den Stand der Technik durch diese Maßnahme vorteilhaft die Anzahl benötigter Werkzeuge stark verringert, die logistischen Prozesse der Fertigung vereinfacht und besagte Fertigung hinsichtlich Investitionen und Rüstzeiten optimiert.
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Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das zumindest eine Verstärkungselement aus einem faserverstärkten Kunststoff, woraus insbesondere Gewichtseinsparungen resultieren. Alternativ kann auch vorgesehen sein und ist demgemäß durch die Erfindung mit erfasst, dass das zumindest eine Verstärkungselement aus Metall oder aus einem faserverstärkten Kunststoff besteht.
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Das Verfahren zur Anpassung eines lasttragenden Bauteils eines Kraftfahrzeugs an eine bestimmte Lastanforderung zeichnet sich im Wesentlichen durch folgende Schritte aus:
- a) Bereitstellung eines lasttragenden Bauteils in Form einer Blattfeder aus einem faserverstärkten Kunststoff,
- b) Zusammenbau desselben mit zumindest einem anderen Bauteil zu einem Vorprodukt in Form einer Fahrzeugachse,
- c) Bereitstellung von ein, zwei oder mehr Verstärkungselementen für das lasttragende Bauteil, und
- d) in Abhängigkeit einer aktuell zu verzeichnenden Lastanforderung, Auswahl des zumindest einen Verstärkungselements und stoffschlüssige Befestigung desselben am bereits verbauten lasttragenden Bauteil zur Verstärkung desselben.
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Im Hinblick auf den Schritt c) werden ein, zwei oder mehr Verstärkungselemente verwendet, die jeweils aus einem faserverstärkten Kunststoff oder aus einem Metall bestehen.
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Im Hinblick auf den Schritt d) ist vorgesehen, dass das zumindest eine gewählte Verstärkungselement vor, während oder nach der Weiterverarbeitung des Vorprodukts insbesondere in der Montagelinie eines fahrzeugbauenden Werks am lasttragenden Bauteil befestigt wird.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf diese beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines Hinterachsabschnittes eines Kraftfahrzeugs, mit einer Federeinrichtung, bestehend aus zwei lasttragenden Bauteilen in Form je einer Blattfeder,
- 2 eine perspektivische Einzeldarstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Blattfeder gemäß einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung,
- 3 eine perspektivische Einzeldarstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Blattfeder gemäß einer zweiten Ausführungsvariante der Erfindung, und
- 4 eine perspektivische Einzeldarstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Blattfeder gemäß einer dritten Ausführungsvariante der Erfindung.
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1 zeigt mit Blick von Fahrzeug-hinten nach Fahrzeug-vorn den linken Abschnitt einer hinteren Fahrzeugachse 1. Der nicht zeichnerisch dargestellte rechte Abschnitt der Fahrzeugachse 1 ist seitenverkehrt weitestgehend identisch dem linken Abschnitt ausgebildet.
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Die Fahrzeugachse 1 respektive Hinterachse weist je Radseite einen Radträger 2 mit Radführungsgliedern in Form eines Längslenkers 3, eines oberen Querlenkers 4 und eines unteren Querlenkers 5 auf. Weiterhin ist je Radseite ein Schwingungsdämpfer 6 vorgesehen, der sich mit einem Ende am Radträger 2 und mit einem anderen Ende am Fahrzeugaufbau 7 mit Längsträger 8 abstützt. Des Weiteren ist ein Stabilisator 9 gezeigt, der bei Kurvenfahrt ein durch die Fliehkraft am Fahrzeugaufbau 7 verursachtes Wanken des Kraftfahrzeugs mindert.
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Zur Abstützung des Fahrzeugaufbaus 7 gegen die Fahrzeugräder ist je Radseite eine Federeinrichtung vorgesehen, welche gemäß diesem Ausführungsbeispiel aus zwei lasttragenden Bauteilen 10 in Form je einer Blattfeder 10a, 10b besteht. Die Blattfedern 10a, 10b sind aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet. Bei besagtem faserverstärkten Kunststoff handelt es sich bevorzugt um einen glasfaserverstärkten Kunststoff (GFK) oder einen kohlefaserverstärkten Kunststoff (CFK).
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Die beiden Blattfedern 10a, 10b erstrecken sich V-förmig übereinander in Fahrzeugquerrichtung (Y-Richtung) und sind einenends, d.h. in Richtung Fahrzeugmitte zusammengeführt, mittels einer ersten Befestigungseinrichtung 11 miteinander verspannt sowie fahrzeugaufbauseitig unter Vermittlung eines Gummilagers 12 an einem Hilfsrahmen 13 abgestützt. Das freie Ende der unteren Blattfeder 10a ist mittels einer zweite Befestigungseinrichtung 14 und unter Vermittlung eines weiteres Gummilager 15 gelenkig an den Radträger 2 angebunden. Das freie Ende der oberen Blattfeder 10b ist mittels einer dritten Befestigungseinrichtung 16 in Form eines gegebenenfalls verformbaren Koppelelements aus beispielsweise einem Elastomer am Fahrzeugaufbau 7 abgestützt.
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Wie bereits eingangs dargetan, besteht der Bedarf nach Hinterachskonzepten mit Blattfedern 10a, 10b aus faserverstärktem Kunststoff, wobei dieselben bereits verbaut sind. Eine nachträgliche Zuordnung der Federn, wie es der Stand der Technik favorisiert, ist nicht vorgesehen.
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Um nicht für jede Lastanforderung bzw. benötigte Federrate jeweils einen Hinterachs-Zusammenbau zur Verfügung stellen zu müssen, ist wenigstens einem der lasttragenden Bauteile 10, vorliegend in Form der Blattfedern 10a, 10b, zumindest ein Verstärkungselement 17 zugeordnet oder zuordenbar, welches in Abhängigkeit einer bestimmten Lastanforderung nachträglich an dem bereits verbauten lasttragenden Bauteil 10 angebracht oder anbringbar ist (vgl. 1-4). D.h. es werden zunächst nur Hinterachs-Zusammenbauten mit einer einzigen Federrate der Federeinrichtung bzw. deren Blattfedern 10a, 10b vorgehalten.
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In der Praxis bedeutet dies beispielsweise, dass Hinterachs-Zusammenbauten als sogenannte Vorprodukte mit einheitlich ausgebildeter Federeinrichtung und Federrate an die Montagelinie eines fahrzeugbauenden Werks angeliefert werden. Wird aktuell eine andere Federrate gewünscht, wird nachträglich wenigstens an einer der im Zusammenbau bereits verbauten Blattfedern 10a, 10b zumindest ein Verstärkungselement 17 angebracht.
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Vorzugsweise werden hierzu eine Mehrzahl Verstärkungselemente 17 mit unterschiedlichen, die bestehende Federrate verändernden Eigenschaften vorgehalten, mit denen dann das Vorprodukt entsprechend der gewünschten Federrate angepasst wird. So kann es beispielsweise auch vorgesehen sein, dass zwei oder mehr Verstärkungselemente 17 an der betreffenden Blattfeder 10a, 10b angebracht werden müssen, um die gewünschte Federrate einzustellen. Das Anbringen des zumindest einen Verstärkungselements 17 an der betreffenden, bereits verbauten Blattfeder 10a, 10b kann unmittelbar vor, während oder nach der Weiterverarbeitung bzw. Montage des Hinterachs-Zusammenbaus am Fahrzeug erfolgen.
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Die Verstärkungselemente 17 können beispielsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff bestehen und als sogenannte „Verstärkungstapes“ durch Stoffschluss, insbesondere Kleben oder Schweißen, an der betreffenden Blattfeder 10a, 10b angebracht sein/werden. Alternativ können besagte „Tapes“ als sogenannte Zusatzlage an Verstärkungsfasern mit einem Harz oder Klebstoff vorgetränkt sein, welche dann in der vorgesehenen Position an der betreffenden Blattfeder 10a, 10b infolge Wärme, UV-Strahlung, Druck, chemischer Reaktion bei ZweiKomponenten-Harzen und/oder Raumtemperatur aushärten. Darüber hinaus können je nach gewünschter Federrate die Dimensionierung, die Gestalt und/oder der Werkstoff der Verstärkungselemente 17 variieren. Die 2 bis 4 zeigen lediglich beispielgebend unterschiedliche gestaltete und dimensionierte Verstärkungselemente 17 (Verstärkungstapes), welche an einer der Einfachheit und besseren Übersichtlichkeit halber unverbaut gezeigten Blattfeder 10a, 10b durch Klebung befestigt sind.
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Durch die Wahl der Länge, der Breite, der Materialstärke, der Gestalt und/oder des verwendeten Werkstoffs, beispielsweise auch des Faservolumengehaltes in der Kunststoffmatrix des Verstärkungselements 17 aus faserverstärkten Kunststoff, kann in weiten Grenzen auf die Federrate bzw. das Federverhalten der betreffenden Blattfeder 10a, 10b Einfluss genommen werden. 2 zeigt insoweit ein an einer Blattfeder 10a, 10b angebrachtes Verstärkungselement 17 mit im wesentlichen rechteckiger Grundfläche, welches einen relativ kurzen Abschnitt einer Blattfeder 10a, 10b verstärkt. 3 zeigt demgegenüber ein an einer Blattfeder 10a, 10b angebrachtes Verstärkungselement 17 mit im wesentlichen rechteckiger Grundfläche, welches im Hinblick auf 2 einen längeren Abschnitt einer Blattfeder 10a, 10b verstärkt. 4 zeigt schließlich ein an einer Blattfeder 10a, 10b angebrachtes Verstärkungselement 17, deren anfangs im wesentlichen rechteckige Grundfläche sich zu einem Ende des Verstärkungselements 17 hin verjüngt.
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Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen im Wesentlichen auf lasttragende Bauteile 10 bzw. Blattfedern 10a, 10b sowie auf Verstärkungselemente 17 ab, die jeweils aus einem faserverstärkten Kunststoff bestehen. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf diese Werkstoffe, sondern erfasst jedweden geeigneten Werkstoff zur Ausbildung eines Verstärkungselements 17. So kann beispielsweise auch vorgesehen sein und ist demgemäß durch die Erfindung mit erfasst, dass das zumindest eine Verstärkungselement 17 aus Metall besteht.
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Schließlich erfasst die Erfindung auch Verstärkungselemente 17, die im Hinblick auf besagte Blattfedern 10a, 10b der Fahrzeugachse 1 ebenfalls durch eine Blattfeder gebildet und auf die Blattfeder 10a, 10b aufgebracht sind, woraus sich eine sogenannte geschichtete Blattfeder ergibt (nicht zeichnerisch dargestellt). Die zumindest eine zusätzliche Blattfeder kann über die komplette Länge oder nur lokal mit der Ausgangs-Blattfeder 10a, 10b verbunden sein und in diesen Bereichen versteifend wirken.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugachse
- 2
- Radträger
- 3
- Längslenker
- 4
- oberer Querlenker
- 5
- unterer Querlenker
- 6
- Schwingungsdämpfer
- 7
- Fahrzeugaufbau
- 8
- Längsträger
- 9
- Stabilisator
- 10
- lasttragendes Bauteil
- 10a
- Blattfeder
- 10b
- Blattfeder
- 11
- erste Befestigungseinrichtung
- 12
- Gummilager
- 13
- Hilfsrahmen
- 14
- zweite Befestigungseinrichtung
- 15
- Gummilager
- 16
- dritte Befestigungseinrichtung
- 17
- Verstärkungselement
