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Die Erfindung betrifft eine Federbeindomkonsole für einen Kraftwagen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Federbeindomkonsole gemäß Oberbegriff des Anspruchs 5.
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Eine derartige Federbeindomkonsole ist beispielsweise bereits aus der
DE 10 2011 109 466 A1 bekannt. Hierbei ist die Federbeindomkonsole als Leichtmetallgussbauteil hergestellt, welches eine Domplatte umfasst, die oberseitig einen über diese überstehenden, umlaufenden Aufnahmekragen, welcher häufig auch als Federbeindomring bezeichnet wird, umfasst. In diesem Aufnahmekragen beziehungsweise Federbeindomring ist eine Aufnahmeöffnung für ein oberes Ende eines korrespondierenden Federbeins ausgespart, damit dieses zur Aufnahme und Dämpfung entsprechender fahrwerksbedingter Kräfte rohbauseitig abgestützt ist.
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Gerade im Bereich des Aufnahmekragens beziehungsweise des Federbeindomrings werden erhebliche statische und dynamische Fahrwerkskräfte eingeleitet, welche aus der Erfahrung heraus zu Betriebsfestigkeitsproblemen führen können. Aus diesem Grund wird in der
DE 10 2011 109 466 A1 vorgeschlagen, die Domplatte mit einem entsprechenden Verstärkungselement auszusteifen, indem ein Zusatzteil in eine Domplatte einer als Gussbauteil ausgebildeten Federbeindomkonsole integriert wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Federbeindomkonsole der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Aufnahmekragen eine besonders hohe Betriebsfestigkeit aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Federbeindomkonsole mit den Merkmalen der Ansprüche 1 beziehungsweise 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit günstigen Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche.
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Die erfindungsgemäße Federbeindomkonsole ist aus einem Leichtmetallgussbauteil, insbesondere einem Aluminium-Druckgussbauteil gebildet und umfasst oberseitig eine Domplatte, welche einen über die Domplatte überstehenden, umlaufenden Aufnahmekragen aufweist, in welchem eine Aufnahmeöffnung für ein Federbein ausgespart ist.
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Um dabei eine besonders hohe Betriebsfestigkeit im Bereich des Aufnahmekragens zu erreichen, ist erfindungsgemäß das Verstärkungselement außenumfangsseitig auf den Aufnahmekragen aufgeschrumpft. Hierbei wird das Verstärkungselement, welches ebenfalls aus einer entsprechenden Metalllegierung gebildet ist, durch Erwärmung ausgedehnt, außenumfangsseitig auf den Aufnahmekragen aufgesetzt und verbindet sich anschließend durch Erkalten des Verstärkungselements kraftschlüssig mit dem Aufnahmekragen der Domplatte. Hierdurch können Schäden am hochdynamisch belasteten Aufnahmekragen, welcher auch als Federbeindomring bezeichnet wird, durch die lokale Verstärkung mittels des Verstärkungselements vermieden werden. Durch das aufgeschrumpfte Verstärkungselement wird dabei eine Druckspannung in den Aufnahmekragen eingebracht, die dem Schadensmechanismus entgegenwirkt. Im Ergebnis besteht hierdurch ein besonders betriebsfester und dauerhaft stabiler Aufnahmekragen zur Aufnahme hochdynamischer Kräfte, welche über das Federbein geleitet werden können.
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In diesem Zusammenhang hat es sich als weiter vorteilhaft gezeigt, wenn das Verstärkungselement aus einem gegenüber dem Leichtmetallgusswerkstoff höherfesten Metallwerkstoff ausgebildet ist. Die besseren Werkstoffeigenschaften des Verstärkungselements gegenüber denjenigen des Leichtmetallgussbauteils, aus welchem der Aufnahmekragen besteht, führen dabei zu einer weiteren, vorteilhaften Erhöhung der Betriebsfestigkeit des Aufnahmekragens insgesamt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Verstärkungselement als Ringelement mit kreisringförmigem Querschnitt ausgebildet ist. Hierdurch können besonders gleichmäßig Druckspannungen auf den ebenfalls im Querschnitt kreisringförmigen Aufnahmekragen eingetragen beziehungsweise übertragen werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Verstärkungselement in einem Abstand unterhalb einer Oberseite des Aufnahmekragens angeordnet ist. Hierdurch können die beschriebenen, radialen Druckkräfte besonders günstig in den Aufnahmekragen getragen werden.
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Bei einer weiter erfindungsgemäßen Federbeindomkonsole gemäß Anspruch 5, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Aufnahmekragen zumindest partiell durch das Verstärkungselement gebildet ist, welches mit der Domplatte durch Fügen verbunden ist. Auch hierdurch kann die Betriebsfestigkeit des Aufnahmekragens im Bereich seiner Abstützung für das jeweilige Federbein erhöht beziehungsweise verbessert werden. Dabei kann das Verstärkungselement durch Fügen besonders einfach und prozesssicher mit der Domplatte verbunden werden. Fügen ist dabei ein besonders gängiges und betriebssicheres Verfahren, welches in optimaler Weise auf die zu verbindenden Werkstoffe anpassbar ist.
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In diesem Zusammenhang hat es sich als weiter vorteilhaft gezeigt, wenn das Verstärkungselement aus einem gegenüber dem Leichtmetallgusswerkstoff höherfesten Metallwerkstoff ausgebildet ist, um die Betriebsfestigkeit im Bereich des Aufnahmekragens beziehungsweise Federbeindomrings zu verbessern.
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Dabei hat es sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Verstärkungselement durch Reibschweißen mit der Domplatte beziehungsweise einem von dieser abstehenden Kragen gefügt ist. Alternativ zum Reibschweißen sind insbesondere auch andere kalte Fügeverfahren denkbar, sodass keine unerwünschten intermetallischen Phasen zwischen dem Verstärkungselement und dem zu verbindenden Element der Domplatte entstehen können.
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Eine besonders günstige Verbindung des Verstärkungselements mit der Domplatte ist dabei herstellbar, wenn ein Absatz des Aufnahmekragens an der Domplatte vorgesehen ist, über welchen das Verstärkungselement mit der Domplatte gefügt werden kann. Hierbei hat es sich als weiter vorteilhaft gezeigt, wenn der Absatz und das Verstärkungselement des Aufnahmekragens an einer in Radialrichtung des Aufnahmekragens schräg verlaufenden Fläche miteinander gefügt sind. Im Ergebnis können somit jeweils besonders günstige Fügeverbindungen mit einer optimalen Zentrierung des Verstärkungselements realisiert werden.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigen:
- 1 eine Perspektivansicht auf ein eine Federbeindomkonsole für einen Kraftwagen bildenden Leichtmetallgussbauteil mit einer oberseitig eines Federbeindoms angeordneten Domplatte, welche einen über die Domplatte überstehenden, umlaufenden Aufnahmekragen aufweist, in welchem eine Aufnahmeöffnung für ein Federbein ausgespart ist;
- 2a, b eine vergrößerte Draufsicht sowie eine vergrößerte Schnittansicht auf die Federbeindomkonsole analog zu 1 gemäß einer ersten Ausführungsform, bei welcher außenumfangsseitig auf den Aufnahmekragen ein Verstärkungselement aufgeschrumpft ist; und in
- 3a, b eine weitere vergrößerte Draufsicht beziehungsweise Schnittansicht auf die Federbeindomkonsole analog zu 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform, bei welcher das Verstärkungselement durch Fügen auf einen Absatz der Domplatte aufgesetzt ist.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist in einer schematischen Perspektivansicht beispielhaft ein Leichtmetallgussbauteil 10 einer Federbeindomkonsole für einen Personenkraftwagen dargestellt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Gussbauteil 10 beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung, insbesondere einer Aluminium-Druckgusslegierung in einem entsprechenden Druckgussverfahren hergestellt worden. Das Gussbauteil 10 umfasst einen Konsolenteil 12, an welchem ein Federbeindom 16 ausgebildet ist, welcher oberseitig eine Domplatte 18 aufweist. In einem zentralen Bereich der Domplatte 18 beziehungsweise des Federbeindoms 16 ist ein in Fahrzeughochrichtung über die Domplatte 18 überstehender, kreisringförmig umlaufender Aufnahmekragen 22 angeordnet, welcher üblicherweise auch als Federbeindomring bezeichnet wird. Dieser Federbeindomring beziehungsweise Aufnahmekragen 22 weist in einem zentralen Bereich eine kreisringförmige Aufnahmeöffnung 20 auf, welche zur Aufnahme eines nicht dargestellten Federbeins einer Vorderachse des Personenkraftwagens dient. Im Bereich der Domplatte 18 sind dabei mehrere Befestigungsöffnungen 24 zur Befestigung des Federbeins innerhalb des Federbeindoms 16 beziehungsweise an der Domplatte 18 vorgesehen.
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Außenumfangsseitig des Aufnahmekragens 22 beziehungsweise des Federbeindomrings ist vorliegend ein Verstärkungselement 26 aufgeschrumpft. Das Verstärkungselement 26 ist dabei vorliegend kreisringförmig ausgebildet und weist im Querschnitt - wie dies aus 2b erkennbar ist - eine rechteckförmige Kontur auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Verstärkungselement aus einem gegenüber dem Leichtmetallgusswerkstoff des Gussbauteils 10 beziehungsweise des Aufnahmekragens 22 höherfesten Metallwerkstoff ausgebildet. Als höherfeste Metallwerkstoffe sind dabei insbesondere Stahlwerkstoffe entsprechender Güte denkbar. Allerdings sind auch andere Materialien, insbesondere Metallwerkstoffe, denkbar. Zudem kann das Verstärkungselement 26 auch einen anderen als den hier gezeigten Querschnitt aufweisen.
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Das Verstärkungselement 26 ist dabei durch Aufschrumpfen auf den im Querschnitt ebenfalls kreisringförmigen Aufnahmekragen 22 angebracht worden. Hierbei ist das Verstärkungselement 26 unter Vergrößerung seines Innendurchmessers durch Wärmeeintrag erhitzt und anschließend im erhitzten Zustand auf den Aufnahmekragen 22 außenumfangsseitig aufgesetzt worden. Durch den anschließenden Erkaltungsprozess und das damit einhergehende Aufschrumpfen beziehungsweise verringern des Innenumfangs ist das Verstärkungselement 26 kraftschlüssig mit dem Aufnahmekragen 22 verbunden worden. Hierdurch ergibt sich die hier durch Aufschrumpfen erzeugte kraftschlüssige Verbindung des Verstärkungselements 26 aus dem höherfesten Metallwerkstoff gegenüber dem Aufnahmekragen 22. Zudem ist das Verstärkungselement 26 in einem Abstand a unterhalb einer Oberseite des Aufnahmekragens 22 angeordnet.
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Um eine optimale Verbindung zwischen dem Verstärkungselement 26 und dem Aufnahmekragen 22 zu erreichen, ist es eine Flanke 28 an der Außenumfangsseite des Aufnahmekragens 22 auf eine Innenumfangsseite 30 entsprechend abgestimmt. Es ist klar, dass sowohl der Aufnahmekragen 22 als auch das Verstärkungselement 26 eine andersartige Form aufweisen können,
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Insbesondere durch das Aufschrumpfen wird dabei eine mit jeweiligen Pfeilen F in 2a dargestellte Druckspannung auf den Aufnahmekragen 22 erzeugt, welche infolge der kreisringförmigen Gestaltung des Verstärkungselements 26 und des Aufnahmekragens 22 außenumfangsseitig umlaufend gleichmäßig ausgebildet ist. Die eingebrachten Druckspannungen wirken dabei einem Schadensmechanismus infolge der statischen und dynamischen Kräfte, welche insbesondere durch das zugehörige Federbein in die Federbeindomkonsole und insbesondere in den Aufnahmekragen 22 eingeleitet werden, entgegen. Infolge dieser Verstärkung und Einbringung von Druckspannungen mittels des Verstärkungselements 26 ergibt sich eine besonders günstige Federbeindomkonsole im Bereich des Aufnahmekragens 22 beziehungsweise des Federbeindoms 16 insgesamt.
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Die 3a und 3b zeigen eine zu den 2a und 2b alternative Ausführungsform der Federbeindomkonsole in jeweiligen Draufsichten beziehungsweise Schnittansichten analog zu den 2a und 2b. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß den 2a und 2b ist jedoch im vorliegenden Fall ein Verstärkungselement 32 vorgesehen, welches in einem oberen Bereich den Aufnahmekragen 22 bildet. Genauer gesagt ist das Verstärkungselement 32 im Wesentlichen kreisringförmig ausgebildet mit einem in 3b erkennbaren, im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt außenumfangsseitig umlaufend um eine zentrale Achse der Aufnahmeöffnung 24 beziehungsweise des Federbeindoms 16. Das Verstärkungselement 32 ist auch im vorliegenden Fall durch einen höherfesten Metallwerkstoff gebildet, wie dies bereits in Zusammenhang mit der Ausführungsform gemäß den 2a und 2b erläutert worden ist. Insoweit wird hiermit ausdrücklich Bezug auf die Erläuterungen zu den vorstehenden Fig. genommen. Es ist klar, dass das Verstärkungselement 26 auch einen anderen als den hier beschrieben L-förmigen Querschnitt aufweisen kann.
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Das Verstärkungselement 32 ist im vorliegenden Fall durch Fügen, insbesondere durch Reibschweißen oder ein anderes kaltes Fügeverfahren mit einem umlaufenden, ringförmigen Absatz 34 verbunden, welcher von der Domplatte 18 absteht und einen unteren Sockelbereich des Aufnahmekragens 22 bildet. Mit anderen Worten wird der Aufnahmekragen 22 im vorliegenden Ausführungsbeispiel in einem oberen Bereich durch das Verstärkungselement 32 und in einem unteren Bereich durch den Absatz 34 gebildet.
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Das Verstärkungselement 32 ist hierbei an einer in Radialrichtung des Aufnahmekragens 22 schräg verlaufenden Fläche 36 mit dem Absatz 34 gefügt.
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Der Vorteil eines kalten Fügeverfahrens, insbesondere von Reibschweißen, besteht darin, dass hierbei keine intermetallischen Phasen beim Verbinden der Leichtmetallgusslegierung des Gussbauteils 10 mit dem höherfesten Material des Verstärkungselements 32 entstehen. Somit lassen sich durch dieses Fügeverfahren die positiven Eigenschaften eines höherfesten Verstärkungselements 32 in optimaler Weise mit den Vorteilen der übrigen Gestaltung des Leichtmetallgussbauteils 10 kombinieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011109466 A1 [0002, 0003]
