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Die
Erfindung betrifft einen Vorderachsträger für
Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Solche
Träger, die auch als Schemel, Rahmen oder Hilfsrahmen bezeichnet
werden, werden, nachdem sie mit Aggregaten bzw. Hilfsaggregaten
versehen sind, als vormontierte Einheiten oder Module an Fahrzeugaufbauten,
zum Beispiel an der Karosserie und/oder an Längsträgern
eines Fahrzeuges befestigt.
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Ein
Vorderachsträger nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist
beispielsweise in der
WO 2007/031060
A1 offenbart, die auf den gleichen Anmelder zurückgeht.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
einen Vorderachsträger der eingangs genannten Art im Hinblick
auf Gewicht und Kosten weiter zu optimieren, ohne dass sich die
Optimierung am Vorderachsträger nachteilig auf die Fahrwerkskinematik
auswirkt.
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Der
Erfindung liegt hierbei weiterhin die Aufgabe zugrunde, einen Vorderachsträger
der eingangs genannten Art bereitzustellen, welcher eine verbesserte
Steifigkeit, insbesondere in Querrichtung, aufweist, um die am Vorderachsträger
angreifenden hohen statischen als auch dynamischen Kräfte
abzufangen. Zudem soll ein solcher Vorderachsträger besonders
biege- und verwindungssteif ausgebildet sein.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht hierbei darin, einen solchen
Vorderachsträger bereitzustellen, welcher eine besonders
hohe Festigkeit aufweist und große Dauerbelastungen, insbesondere
auch an dessen Anbindungs- bzw. Anschlussstellen oder Aufnahmen
bzw. Ausnehmungen, aushält.
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Eine
weitere Aufgabe besteht hierbei darin, einen Vorderachsträger
der eingangs genannten Art bereitzustellen, der im Fahrbetrieb auftretende
Feder- bzw. Dampferkräfte sowie Zug- und Druckschläge
optimal aufnimmt bzw. abfängt.
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Der
Erfindung liegt hierbei weiterhin die Aufgabe zugrunde, einen Vorderachsträger
der eingangs genannten Art bereitzustellen, welcher möglichst
viele zum Fahrwerk und/oder Antrieb zugehörige Teile, welche aus
Montage-, Karosseriebelastungs-, Komfort- und Steifigkeitsanforderungen
her nicht unmittelbar am Karosserieaufbau befestigt werden, aufnimmt.
Insbesondere soll ein gattungsgemäßer Vorderachsträger
bereitgestellt werden, der besonders einfach die Vormontage und
die Voreinstellung bzw. Justierung dieser Teile in einem Modul ermöglicht
und dann besonders einfach am Karosserieaufbau befestigt werden
kann. Insbesondere soll auch die Wartung, Reparatur, Montage und
Demontage dieser Teile erleichtert werden. Zudem soll ein Vorderachsträger
der eingangs genannten Art bereitgestellt werden, der nur wenig
Bauraum im Kraftfahrzeug in Anspruch nimmt.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht hierbei darin, einen gattungsgemäßen
Vorderachsträger bereitzustellen, welcher die Weiterleitung
von Geräuschen und von Schwingungen, insbesondere von Aggregatschwingungen,
besser dämpft. Zudem soll er die Anforderungen an die Eigenfrequenz
erfüllen. Außerdem soll ein solcher Vorderachsträger
bereitgestellt werden, der ein optimiertes Verhalten im Crashfall
zeigt.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Vorderachsträger der eingangs genannten
Art durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1 gelöst.
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich
aus den übrigen Ansprüchen.
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Dadurch,
dass wenigstens einzelne der Aufnahmen über stabförmige
Verbindungselemente fachwerkartig im Vorderachsträger integriert
sind, wird zum einen Material und mithin Gewicht am Fahrzeug selbst sowie
Kraftstoff eingespart, zum andern lassen sich dadurch aber auch
die Transportkosten und die gefederten Massen verringern.
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Die
stabförmigen Verbindungselemente, die quasi materiallose
Fächer begrenzen, sorgen hierbei für die erforderliche
Steifigkeit ohne nachteiligen Einfluss auf die Fahrwerkskinematik.
Insofern können die stabförmigen Verbindungselemente
auch als stabförmige Versteifungselemente bezeichnet werden.
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Wenn
im Rahmen der vorliegenden Erfindung von Aufnahmen gesprochen wird,
so sind damit auch Ausnehmungen umfasst.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zwei, vorzugsweise vier,
besonders bevorzugt sechs, weiter besonders bevorzugt acht, weiter
besonders bevorzugt zehn der Aufnahmen über stabförmige
Verbindungselemente fachwerkartig im Vorderachsträger integriert,
vorzugsweise direkt miteinander verbunden sind.
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Dadurch
lässt sich vorteilhaft weiter Gewicht einsparen, wobei
die erforderliche Steifigkeit des Vorderachsträgers erhalten
bleibt. Durch eine derartige Ausgestaltung sind optimale Festigkeitswerte
bei geringstmöglichem Materialeinsatz zu verwirklichen.
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Vorteilhaft
ist vorgesehen, dass die in Fahrtrichtung hintere Aufnahme zur Lagerung
jedes der Radführungsglieder zumindest annähernd
vertikal zur Fahrzeuglängsachse beabstandete Aufnahmeglieder
besitzt, zur umgreifenden Halterung des in Fahrtrichtung hinteren
Lagers am Radführungsglied, wobei vorzugsweise jedes Aufnahmeglied über
wenigstens ein, vorzugsweise über wenigstens zwei stabförmige
Verbindungselemente im Vorderachsträger integriert ist.
Eine derartige materialarme Aufnahme erfüllt ihre Aufgabe
ohne negativen Einfluss auf die erforderliche Integration im Vorderachsträger.
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Vorzugsweise
ist wenigstens ein, vorzugsweise jedes Aufnahmeglied über
ein stabförmiges Verbindungselement mit einer ersten Aufnahme
für Befestigungsmittel zur Festlegung des Vorderachsträgers
am Fahrzeugaufbau verbunden ist.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens
ein Aufnahmeglied über ein stabförmiges Verbindungselement
mit der in Fahrtrichtung vorderen Aufnahme zur Lagerung jedes der
Radführungsglieder verbunden ist, wobei das stabförmige
Verbindungselement vorzugsweise annährend in Fahrzeuglängsrichtung
verläuft.
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Zweckmäßigerweise
ist vorgesehen, dass die die in Fahrtrichtung vordere Aufnahme zur
Lagerung jedes der Radführungsglieder zwei zumindest annähernd
in Fahrzeuglängsachse beabstandete Aufnahmeglieder besitzt,
zur U-förmig umgreifenden Halterung des in Fahrtrichtung
vorderen Lagers am Radführungsglied.
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Der
Vorderachsträger weist vorteilhaft in Querrichtung zwischen
den in Fahrtrichtung vorderen Aufnahmen zur Lagerung jedes der Radführungsglieder
wenigstens ein Versteifungselement, vorzugsweise in Form eines horizontal
angeordneten Flächenelements, auf.
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Ein
derartiges Versteifungselement nimmt die in Querrichtung auf die
vorgenannten Aufnahmen wirkenden Kräfte auf. Dadurch, dass
das Versteifungselement flächig ausgebildet ist, wird zudem
die Steifigkeit des in Fahrtrichtung vorderen Aufnahmegliedes der
vorgenannten Aufnahme bei geringsmöglichem Materialeinsatz
erhöht. Zudem kann ein derartiges Versteifungselement derart
angeordnet sein, dass andere Aggregate, insbesondere Motor und Getriebe,
dicht am Vorderachsträger positioniert werden können.
Es ist so weniger Bauraum erforderlich.
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Das
horizontal angeordnete Flächenelement ist vorzugsweise
eben ausgebildet. Der in Fahrtrichtung weisende Rand des Flächenelements
kann zusätzlich oder alternativ eine halbovalförmige
Einbuchtung aufweisen.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass das horizontal angeordnete Flächenelement
in einer Ebene unterhalb der in den Aufnahmegliedern vorgesehenen
Bohrungen angeordnet ist.
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Aggregate,
insbesondere Motor und Getriebe, lassen sich so sehr dicht am Vorderachsträger
positionieren, so dass weniger Bauraum im Fahrzeug erforderlich
ist.
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Vorzugsweise
ist eine erste Aufnahme zur Befestigung des Vorderachsträgers
am Fahrzeugaufbau vorgesehen, welche das in Fahrtrichtung hintere
Ende des Vorderachsträgers bildet.
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Vorzugsweise
ist eine zweite Aufnahme zur Befestigung des Vorderachsträgers
am Fahrzeugaufbau vorgesehen, welche in einen Ausleger integriert
im unmittelbaren Bereich der in Fahrtrichtung vorderen Aufnahme
angeordnet ist.
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Der
Vorderachsträger weist vorteilhaft ein annährend
zentrales, an die Aufnahme für die Lagerung der Pendelstütze
zumindest teilweise anschließendes und entgegengesetzt
der Fahrtrichtung sich aufweitendes flächiges Versteifungselement
auf.
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Durch
eine derartige Ausgestaltung sind optimale Festigkeitswerte bei
geringstmöglichem Materialeinsatz zu verwirklichen, wobei
eine derartige Ausgestaltung insbesondere vertikalen Schwingungen
entgegenwirkt.
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Vorzugsweise
ist das flächige Versteifungselement wenigstens teilweise
von Verstärkungsrippen begrenzt.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass das flächige Versteifungselement zum
entgegengesetzt der Fahrtrichtung hinteren Rand hin eine Art Wulst
bildet, die auf Unterseite hohl ausgebildet ist und einen V-Querschnitt besitzt.
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Durch
eine derartige Ausgestaltung sind optimale Festigkeitswerte bei
geringstmöglichem Materialeinsatz zu verwirklichen.
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Das
flächige Versteifungselement weist vorteilhaft am entgegengesetzt
der Fahrtrichtung hinteren Rand Knotenpunkte auf, in denen wenigstens
einzelne, vorzugsweise mehre stabförmige Verbindungselemente
zusammenlaufen.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die erste
Aufnahme zur Befestigung des Vorderachsträgers am Fahrzeugaufbau über
wenigstens ein stabförmiges Verbindungselement mit dem
flächigen Versteifungselement verbunden ist.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, dass auf dem flächigen Versteifungselement
wenigstens eine Verstärkungsrippe vorgesehen ist, die vorzugsweise
in Fahrzeuglängsrichtung wenigstens teilweise zwischen
dem hinteren Rand des flächigen Versteifungselements und
der Aufnahme für die Lagerung der Pendelstütze
angeordnet ist.
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Vorteilhaft
ist der Vorderachsträger aus Leichtmetall, vorzugsweise
aus einer Aluminium-Legierung, hergestellt. Weiterhin kann es vorteilhaft
sein, wenn das Bauteil in einem Aluminiumgussverfahren, vorzugsweise
im Kokillengussverfahren, besonders bevorzugt im Horizontalguss-
oder Kippkokillengussverfahren, hergestellt ist.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Fläche der
durch die stabförmigen Verbindungselemente begrenzten Fächer
in Draufsicht auf den Vorderachsträger größer
ist als die in Draufsicht auf den Vorderachsträger nicht
durchgängigen Fläche des Vorderachsträgers,
vorzugsweise zumindest größer ist als die in Draufsicht
auf den Vorderachsträger nicht durchgängigen Fläche
des Versteifungselements.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn der Vorderachsträger nur noch
zwei Aufnahmen für die Befestigung des Lenkgetriebes aufweist.
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Gemäß einer
Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Aufnahmen für die
Befestigung des Lenkgetriebes und/oder die Aufnahmen für
die Befestigung des Stabilisators über Stege an die stabförmigen
Verbindungselemente angebunden sind.
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Bei
einem Vorderachsträger für Kraftfahrzeuge, bei
dem jeweils zwei in Fahrzeuglängsrichtung voneinander beabstandete
Aufnahmen für die Lagerstellen zur Schwenklagerung je eines
von zwei Radführungsgliedern, wie Quer- bzw. Dreieckslenker;
und Aufnahmen zur Befestigung des Vorderachsträgers als
vorgefertigte Einheit mitsamt vormontierten Aggregaten am Fahrzeugaufbau
vorgesehen sind, sowie wenigstens einzelne der nachfolgend angeführten
Aufnahmen für
- – die Befestigung
des Lenkgetriebes
- – die Befestigung des Stabilisators
- – die Lagerung einer Pendelstütze
und
der Vorderachsträger als mit diesen Aufnahmen einstückiges
und diese untereinander verbindendes Bauteil hergestellt ist, ist
bevorzugt vorgesehen, dass die Aufnahmen derart miteinander verbunden
sind, dass im Vorderachsträger gewichtsreduzierende Aussparungen
in Form von Durchbrüchen und/oder einseitig offenen Aushöhlungen
verbleiben, ohne dass die Fahrwerkskinematik nachteilig beeinflusst
wird.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass wenigstens einzelne der Aufnahmen wenigstens
teilweise über stabförmige und/oder flächenförmige
Verbindungselemente im Vorderachsträger integriert und/oder
miteinander verbunden sind.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass wenigstens einzelne der Aufnahmen wenigstens
teilweise über offenprofilförmige Verbindungselemente,
insbesondere solche mit im Wesentlichen T-, U-, V-, L-, X-, Y-,
S-, Z- und/oder Doppel-T-förmigen Querschnitt, integriert
und/oder miteinander verbunden sind.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass die offenprofilförmigen Verbindungselemente
verschieden, vorzugsweise horizontal oder vertikal, ausgerichtet
sind.
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Zweckmäßigerweise
ist vorgesehen, dass einzelne Schenkel der offenprofilförmigen
Verbindungselemente als Verstärkungsrippen ausgelegt sind.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Verbindungselemente zusätzliche
Verstärkungsrippen, -gurte, -sicken, -wulste, -stege und/oder
-durchbrüche aufweisen.
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Vorzugsweise
besitzt die in Fahrtrichtung hintere Aufnahme zur Lagerung jedes
der Radführungsglieder zumindest annähernd vertikal
zur Fahrzeuglängsachse beabstandete Aufnahmeglieder zur
umgreifenden Halterung des in Fahrtrichtung hinteren Lagers am Radführungsglied,
wobei die Aufnahmeglieder über eine U-förmige
Lasche miteinander verbunden und im Vorderachsträger integriert
sind.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass die Lasche wenigstens teilweise, vorzugsweise
auf ihrer Außenseite, einen verstärkten Rand aufweist.
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Zweckmäßigerweise
ist vorgesehen, dass die Lasche über wenigstens ein Verbindungselement
mit einer ersten Aufnahme für Befestigungsmittel zur Festlegung
des Vorderachsträgers am Fahrzeugaufbau verbunden ist.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass die Laschen mit den ersten Aufnahmen sowie
die ersten Aufnahmen untereinander über ein einziges stabförmiges
oder offenprofilförmiges Verbindungselement verbunden sind, wobei
das offenprofilförmige Verbindungselement vorzugsweise
einen U-förmigen Querschnitt hat.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass an dem die ersten Aufnahmen untereinander verbindenden
Verbindungselement, vorzugsweise auf der entgegen der Fahrtrichtung
weisenden Seite, wenigstens eine, vorzugsweise zwei Aufnahmen für
Befestigungsmittel zur Festlegung der Abgasanlage vorgesehen sind.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass die Aufnahmen für Befestigungsmittel
zur Festlegung der Abgasanlage und/oder die ersten Aufnahmen in
und/oder an der entge gen der Fahrtrichtung weisenden Seitenwand,
die durch einen der Schenkel des U-förmigen Verbindungselement
gebildet ist, und/oder an und/oder in einer daran anschließenden
flächigen Verstärkungslippe integriert sind.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn das die ersten Aufnahmen untereinander
verbindende Verbindungselement in und/oder entgegen der Fahrtrichtung
an seiner Unterseite eine flächige, im Wesentlichen horizontal angeordnete
Verstärkungslippe aufweist.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass innerhalb des die Aufnahmen, Laschen und/oder
ersten Aufnahmen verbindenden profilförmigen Verbindungselements
Verstärkungsrippen vorgesehen sind, die vorzugsweise gerade
oder zickzackförmig von einer Seitenwand zur anderen Seitenwand
und/oder vorzugsweise von den in und/oder an der einen Seitenwand
angeordneten Aufnahmen vorzugsweise schräggestellt und/oder
vorzugsweise gegenläufig zur gegenüberliegenden
Seitenwand führen.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass die die Aufnahmeglieder verbindende Lasche über
ein Verbindungselement mit der in Fahrtrichtung angeordneten Aufnahme
für die Befestigung des Lenkgetriebes verbunden ist.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass die Aufnahme für die Befestigung des
Lenkgetriebes über ein vorzugsweise zumindest teilweise
stabförmiges Verbindungselement mit der in Fahrtrichtung
angeordneten zweiten Aufnahme zur Befestigung des Vorderachsträgers
am Fahrzeugaufbau verbunden ist, welche ihrerseits vorzugsweise
in einem Ausleger integriert unmittelbar mit der in Fahrtrichtung
vorderen Aufnahme zur Lagerung jedes der Radführungsglieder
verbunden ist.
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Vorteilhaft
ist vorgesehen, dass an dem die Aufnahme für die Befestigung
des Lenkgetriebes mit der zweiten Aufnahme bzw. dem Ausleger verbindenden
Verbindungselement eine der Aufnahmen für die Befestigung
des Stabilisators angebunden ist.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass die in Fahrtrichtung vordere Aufnahme zur Lagerung
jedes der Radführungsglieder zwei zumindest annähernd
in Fahrzeuglängsachse beabstandete Aufnahmeglieder besitzt, zur
U-förmig umgreifenden Halterung des in Fahrtrichtung vorderen
Lagers am Radführungsglied, wobei das eine Aufnahmeglied
vorzugsweise unmittelbar an den Ausleger der Aufnahme anschließt
und das andere Aufnahmeglied innerhalb des kurzen Schenkels einer
L-förmigen Lasche, die mit ihrem nicht das Aufnahmeglied aufweisenden
Ende vorzugsweise an den Ausleger anschließt, integriert
ist.
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Vorzugsweise
weist die Lasche wenigstens teilweise, vorzugsweise auf ihrer Außenseite,
einen verstärkten Rand auf.
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Eine
Weiterbildung sieht vor, dass der Ausleger eine Aussparung aufweist,
die einseitig oder beidseitig eingebracht ist.
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Vorzugsweise
weist der Ausleger eine durchgehende Aussparung auf.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass innerhalb
der Aussparung eine Aufnahme für die Befestigung des Stabilisators
vorgesehen ist, die bei einer durchgehenden Aushöhlung
vorzugsweise über einen Steg an die Innenwand des Auslegers
angeschlossen ist oder bei einer nicht durchgehenden Aushöhlung
in der verbleibenden Fläche integriert und vorzugsweise
an der Innenwand des Auslegers direkt angeordnet und/oder vorzugsweise
mit wenigstens einer Versteifungsrippe versehen mit der oder den
Innenwänden oder Versteifungsflächen des Auslegers
verbunden ist.
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Zweckmäßig
ist es, wenn der Vorderachsträger in Querrichtung ein die
Ausleger verbindendes Versteifungselement aufweist, in dem oder
an dem die Aufnahme für die Lagerung der Pendelstütze
angeordnet ist.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass das Versteifungselement stabförmig
ausgebildet ist.
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Vorzugsweise
ist das Versteifungselement offenprofilförmig, insbesondere
mit im Wesentlichen T-, U-, V-, oder L-förmigen Querschnitt
ausgebildet, wobei vorzugsweise die Kanten und Ränder des
Versteifungselements zumindest teilweise verstärkt sind.
Vorzugsweise weist das Versteifungselement im Bereich der Aufnahme
für die Lagerung der Pendelstütze wenigstens eine,
vorzugsweise zwei, nämlich jeweils eine zur jeder Seite
der Aufnahme und mit dieser verbundene versteifende Schrägfläche
auf, die vorzugsweise von einer im Wesentlichen horizontal angeordneten
Teilfläche des Versteifungselements entgegengesetzt der
Fahrrichtung nach unten abfällt.
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Eine
Weiterbildung sieht vor, dass an dem Versteifungselement auf der
in und/oder entgegengesetzt der Fahrtrichtung weisenden Seite eine
oder mehrere horizontal angeordnete, flächige Verstärkungslippen
angeordnet sind.
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Vorteilhaft
ist vorgesehen, dass die horizontal angeordnete Verstärkungslippe
eben ausgebildet ist.
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Zweckmäßigerweise
ist vorgesehen, dass die horizontal angeordnete Verstärkungslippe
in einer Ebene unterhalb der in den Aufnahmegliedern vorgesehenen
Bohrungen angeordnet ist.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass eine der Aufnahmen für die Befestigung
des Lenkgetriebes über ein vorzugsweise stabförmiges
Verbindungselement mit dem Versteifungselement verbunden ist.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass die erste Aufnahme zur Befestigung des Vorderachsträgers
am Fahrzeugaufbau das hintere Ende des Vorderachsträgers
bildet.
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Vorteilhaft
ist vorgesehen, dass die Aufnahme für die Lagerung der
Pendelstütze ein in Richtung einer der ersten Aufnahmen
verlaufendes Verbindungselement aufweist und mit dieser direkt oder
indirekt verbunden ist.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass die Aufnahme für die Lagerung der
Pendelstütze über ein Verbindungselement mit einer
der Aufnahmen für die Befestigung des Lenkgetriebes verbunden
ist.
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Vorzugsweise
weist das Versteifungselement an den zu den Auslegern führende
Enden Knotenpunkte auf, in denen wenigstens einzelne, vorzugsweise
mehrere vorzugsweise stabförmige Verbindungselemente zusammenlaufen.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass der Vorderachsträger aus Leichtmetall,
vorzugsweise aus einer Aluminium-Legierung, hergestellt ist.
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Vorteilhaft
ist vorgesehen, dass das Bauteil in einem Leichtmetall-, vorzugsweise
Aluminiumgussverfahren, besonders bevorzugt im Kokillengussverfahren,
hergestellt ist.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass die Fläche der durch die Verbindungselemente
begrenzten Aussparungen in Draufsicht auf den Vorderachsträger
größer ist als die in Draufsicht auf den Vorderachsträger
nicht durchgängige Fläche des Vorderachsträgers.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Vorderachsträger
zwei Aufnahmen für die Befestigung des Lenkgetriebes aufweist.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass die Aufnahmen für die Befestigung
des Lenkgetriebes und/oder die Aufnahmen für die Befestigung
des Stabilisators an die stabförmigen Verbindungselemente über
Stege angebunden sind.
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Vorzugsweise
besteht der erfindungsgemäße Vorderachsträger
aus einer Al-Gusslegierung, wie sie in der
WO 2007/025528 A2 offenbart
ist. Der Offenba rungsgehalt dieser Veröffentlichung wird
durch ausdrücklichen Verweis als zum Gegenstand der vorliegenden
Anmeldung gehörig in diese aufgenommen.
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Bevorzugt
besteht der Vorderachsträger aus einer Al-Gusslegierung,
die mindestens fünf der nachfolgend angeführten
Legierungsbestandteile
| Si: | 2,5
bis 3,3, vorzugsweise 2,7 bis 3,1 Gew.-% |
| Mg: | 0,2
bis 0,7, vorzugsweise 0,3 bis 0,6 Gew.-% |
| Fe: | < 0,18, vorzugsweise
0,05 bis 0,16 Gew.-% |
| Mn: | < 0,5, vorzugsweise
0,05 bis 0,4 Gew.-% |
| Ti: | < 0,1, vorzugsweise
0,01 bis 0,08 Gew.-% |
| Sr: | < 0,03, vorzugsweise
0,01 bis 0,03 Gew.-% |
| Sonstige: | < 0,1 Gew.-% |
und zusätzlich Cr in einer die Festigkeit
der Legierung steigernden Menge als weiteren Legierungsbestandteil enthält,
jeweils zu 100 Gew.-% mit Al ergänzt.
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Bevorzugt
besteht der Vorderachsträger aus einer Al-Gusslegierung,
die mindestens fünf der nachfolgend angeführten
Legierungsbestandteile
| Si: | 2,5
bis 3,3, vorzugsweise 2,7 bis 3,1 Gew.-% |
| Mg: | 0,2
bis 0,7, vorzugsweise 0,3 bis 0,6 Gew.-% |
| Fe: | < 0,18, vorzugsweise
0,05 bis 0,16 Gew.-% |
| Mn: | < 0,5, vorzugsweise
0,05 bis 0,4 Gew.-% |
| Ti: | < 0,1, vorzugsweise
0,01 bis 0,08 Gew.-% |
| Sr: | < 0,03, vorzugsweise
0,01 bis 0,03 Gew.-% |
| Cr: | 0,3
bis 1,3, vorzugsweise 0,4 bis 1,0, |
| | besonders
bevorzugt 0,5 bis 0,8 Gew.-% |
| Sonstige: | < 0,1 Gew.-% |
enthält, und jeweils zu 100 Gew.-% mit
Al ergänzt ist.
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Eine
solche Al-Gusslegierung ist gegenüber dem Stand der Technik
stärker, zäher und duktiler.
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Das
vorzugsweise Zulegieren von Cr in der genannten Größenordnung
führt zu einer signifikanten Verbesserung der mechanischen
Eigenschaften, die bereits im Gusszustand, insbesondere jedoch nach
Lösungsglühen und gegebenenfalls Auslagern, zu
verzeichnen ist.
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Insbesondere
hat sich gezeigt, dass durch solche Chromzusätze unerwünschte
Eisenausscheidungen bereits im Gusszustand in eine günstigere
Morphologie überführt werden können.
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Für
Fahrwerksanwendungen, insbesondere für radführende
Bauteile, ergeben sich so insgesamt erhöhte mechanische
Kennwerte.
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Die
erfindungsgemäßen Legierungen können
herstellungsbedingte Verunreinigungen, z. B. Pb, Ni, Zn etc., enthalten,
wie sie dem Fachmann allgemein bekannt sind.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zusätzlich
CuNi durch gleichzeitiges Zulegieren als weiterer Legierungsbestandteil
enthalten ist. Es hat sich gezeigt, dass alleinige Kupfer- oder
Nickelzusätze zu keinen signifikanten Verbesserungen der
mechanischen Eigenschaften führen. Das gleichzeitige Zulegieren
von Kupfer und Nickel eröffnet jedoch neue Möglichkeiten
der Anwendung der Legierung, insbesondere im Bereich außerhalb
des Fahrwerks für temperaturbelastete Bauteile.
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Die
erfindungsgemäßen Legierungen weisen ein gegenüber
bekannten Al-Gusslegierungen verbessertes Festigkeits-Dehnungsverhältnis
auf.
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Als
Fertigungsverfahren für Werkstücke, Bauteile oder
Teile für beziehungsweise von insbesondere Fahrwerksteilen
von Kraftfahrzeugen aus der erfindungsgemäßen
Gusslegierung ist grundsätzlich ein Dauerformgießverfahren
geeignet. Aufgrund der sehr guten mechanischen Eigenschaften bei
hochbeanspruchten Werkstücken, Bauteilen oder Teilen eignen
sich besonders der Schwerkraft-Kokillenguss und der Niederdruck-Kokillenguss
als Fertigungsverfahren. Als be sonders bevorzugt hat sich hierbei
das Gegendruck-Kokillengießverfahren (CPC-Verfahren) herausgestellt.
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Es
kann weiterhin vorteilhaft sein, wenn die Legierung korngefeint
ist. Hierzu werden der Legierung so genannte Kornfeiner zugegeben.
Kornfeinung ist eine Schmelzebehandlung, wobei unter dem Begriff
"Kornfeinung" eine künstliche Erhöhung der Keimzahl
in der Schmelze verstanden wird, die durch Einbringen und Verteilen
von Fremdkeimen hervorgerufen wird. Dadurch wird insbesondere eine
bessere Speisungsfähigkeit durch verbesserte Massenspeisung,
eine verbesserte Formfüllungs- und Fließfähigkeit,
eine Verringerung von Porositätsanfälligkeit und
Warmrissneigung und eine dadurch erhöhte Duktilität
sowie eine bessere Oberflächenbeschaffenheit der Gusslegierung
erreicht.
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Um
die oben genannten Vorteile zu erzielen oder noch weiter zu entwickeln,
ist es vorteilhaft, wenn die gegossenen Bauteile wärmebehandelt
werden, insbesondere mit folgenden Parametern:
| Lösungsglühen | 490
bis 540°C für 1 bis 10 h |
| Anlassen | 150
bis 200°C für 1 bis 10 h |
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Für
manche Anwendungsfälle kann es aber auch vorteilhaft sein,
lediglich eine einstufige Anlassbehandlung vorzunehmen, allgemein
bekannt als beispielsweise T4, T5 oder 0.
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Eine
Festigkeitssteigerung der Gusstücke kann vorteilhaft durch
Abschrecken der noch heißen Gussstücke in Wasser
anstelle langsamer Abkühlung an der Luft erreicht werden.
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Neben
den bereits genannten Vorteilen, die Bauteile aus Legierungen gemäß der
Erfindung aufweisen, kommt noch hinzu, dass wegen der fehlenden
Legierungsbestandteile Cu und Zn die Korrosionsbeständigkeit
bedeutend erhöht wird. Das Produkt ist auch relativ preiswert,
weil keine dasselbe verteuernden Legierungszusätze, wie
z. B. SE-Metalle, verwendet werden, es kann die übliche
Schmelzbehandlung angewendet werden und es bedarf keines besonderen
Aufwandes zur Kreislauftrennung. Ebenso wird aus Kostengründen vorzugsweise
kein Ag als Legierungsbestandteil verwendet.
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Es
ist auch ein vorzügliches Festigkeits-Dehnungsverhältnis
bei vorzüglicher Gießbarkeit vorhanden. Die Gießbarkeit
ermöglicht zum einen ein von großen Fehlern, bekannt
als Lunker, freies Gussstück, zum anderen wird die Mikrostruktur
in einer solchen Weise positiv beeinflusst, dass die Anzahl innerer
Kerben, die die Bruchdehnung verringern, möglichst gering
gehalten wird.
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Das
Formfüllungsvermögen verbessert sich ebenfalls
bei der erfindungsgemäßen Anwesenheit von Cr.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele erläutert,
die in der Zeichnung dargestellt sind. In dieser zeigen
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1 eine
perspektivische Darstellung von oben eines ersten Ausführungsbeispiels
für einen erfindungsgemäßen Vorderachsträger
in A) leicht schattierter Darstellung und B) als Liniendarstellung
sowie
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2 eine
perspektivische Darstellung von oben eines zweiten Ausführungsbeispiels
für einen erfindungsgemäßen Vorderachsträger
in A) leicht schattierter Darstellung und B) als Liniendarstellung.
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Die
in den 1 und 2 dargestellten Vorderachsträger 10 für
Kraftfahrzeuge umfassen jeweils zwei in Fahrzeuglängsrichtung
F voneinander beabstandete Aufnahmen 12, 14 für
die Lagerstellen zur Schwenklagerung je eines von zwei hier nicht
dargestellten Querlenkern. Ferner sind jeweils zwei erste Aufnahmen 16 und zwei
zweite Aufnahmen 18 zur Befestigung des Vorderachsträgers 10 am
Fahrzeugaufbau vorgesehen.
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Jeder
Vorderachsträger 10 weist außerdem eine
Aufnahme 24 für die Lagerung einer hier nicht
dargestellten Pendelstütze und vier Aufnahmen 22 für
die Befestigung eines hier nicht dargestellten Stabilisators auf.
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Der
in 1 dargestellte Vorderachsträger 10 weist
weiterhin vier Aufnahmen 20 für die Befestigung des
hier nicht dargestellten Lenkgetriebes auf, während für
den in 2 dargestellten Vorderachsträger 10 vorteilhaft
bereits zwei Aufnahmen 20 für die Befestigung
des hier nicht dargestellten Lenkgetriebes ausreichend sind.
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Erfindungsgemäß sind
nun wenigstens einzelne der vorgenannten Aufnahmen 12, 16, 20 und 22 über stabförmige
Verbindungselemente 26 fachwerkartig im Vorderachsträger 10 integriert.
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Die
in Fahrtrichtung FR hintere Aufnahme 12 zur Lagerung jedes
der Querlenker besitzt zumindest annähernd vertikal zur
Fahrzeuglängsachse F beabstandete Aufnahmeglieder 12a und 12b zur
umgreifenden Halterung des in Fahrtrichtung FR hinteren Lagers am
hier nicht dargestellten Querlenker. Eine derartige Ausgestaltung
der Aufnahme 12 ist vorteilhaft, die Erfindung ist auf
diese Ausgestaltung der Aufnahme 12 aber nicht beschränkt.
Wichtig ist die mögliche Integration einer anders ausgestalteten
Aufnahme im Vorderachsträger mittels stabförmiger
Verbindungselemente.
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Die
in Fahrtrichtung FR vordere Aufnahme 14 zur Lagerung jedes
der Querlenker besitzt zwei zumindest annähernd in Fahrzeuglängsrichtung
F beabstandete Aufnahmeglieder 14a und 14b zur
U-förmig umgreifenden Halterung des in Fahrtrichtung FR
vorderen Lagers am hier nicht dargestellten Querlenker.
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Der
Vorderachsträger 10 weist in Querrichtung zwischen
den in Fahrtrichtung FR vorderen Aufnahmen 14 zur Lagerung
jedes der Querlenkers wenigstens ein Versteifungselement in Form
eines horizontal angeordneten, ebenen Flächenelements 28 auf,
das in einer Ebene unterhalb der in den Aufnahmegliedern 14a und 14b vorgesehenen
Bohrungen 32 angeordnet ist und dessen in Fahrtrichtung
FR weisender Rand eine halbovalförmige Einbuchtung 30 aufweist.
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Der
Vorderachsträger 10 weist in Querrichtung zwischen
den in Fahrtrichtung FR vorderen Aufnahmen 14 bzw. den
daran anschließenden Auslegern 34 außerdem
eine zusätzliche Versteifungsrippe 50, hier vertikal aufgerichtet,
auf, die in das horizontal angeordnete, ebene Flächenelement 28 übergeht.
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In
den vorgenannten Auslegern 34 ist jeweils eine zweite Aufnahme 18 zur
Befestigung des Vorderachsträgers 10 am Fahrzeugaufbau
vorgesehen.
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Der
Vorderachsträger 10 weist außerdem ein
annährend zentrales, an die Aufnahme 24 für
die Lagerung der Pendelstütze zumindest teilweise anschließendes
und entgegengesetzt der Fahrtrichtung FR sich aufweitendes flächiges
Versteifungselement 36 auf, das wenigstens teilweise von
Verstärkungsrippen 38 begrenzt ist. Das flächige
Versteifungselement 36 bildet zum entgegengesetzt der Fahrtrichtung
FR hinteren Rand hin eine Art Wulst 40, die auf der Unterseite
hohl und im Querschnitt V-förmig ausgebildet ist.
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Auf
dem flächigen Versteifungselement 36 ist außerdem
wenigstens eine Verstärkungsrippe 44 vorgesehen,
die in Fahrzeuglängsrichtung F wenigstens teilweise zwischen
dem hinteren Rand des flächigen Versteifungselements 36 und
der Aufnahme 24 für die Lagerung der Pendelstütze
angeordnet ist.
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Jedes
Aufnahmeglied 12a und 12b ist nun über
zwei stabförmige Verbindungselemente 26 im Vorderachsträger 10 integriert.
Abweichend davon weist das Aufnahmeglied 12a in 2 drei
stabförmige Verbindungselemente 26 auf.
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In
beiden in 1 und 2 dargestellten
Varianten ist aber das Aufnahmeglied 12a über
ein stabförmiges Verbindungselement 26 mit der
in Fahrtrichtung FR vorderen Aufnahme 14 bzw. dem daran
anschließenden Ausleger 34 verbunden, wobei das
stabförmige Verbindungselement 26 vorzugsweise
annährend in Fahrzeuglängsrichtung F verläuft.
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Die
erste Aufnahme 16 zur Befestigung des Vorderachsträgers 10 am
Fahrzeugaufbau ist in den in 1 und 2 dargestellten
Ausführungsbeispielen an unterschiedlichen Positionen angeordnet,
so dass die stabförmigen Verbindungselemente 26 auch
unterschiedliche Anbindungsstellen, insbesondere in Bezug auf die
Aufnahmen 20 und 22 für die Befestigung
des Lenkgetriebes und die Befestigung des Stabilisators haben.
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In
dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiels
weist das flächige Versteifungselement 36 am entgegengesetzt
der Fahrtrichtung FR hinteren Rand Knotenpunkte 42 auf,
in denen mehrere stabförmige Verbindungselemente 26 zusammenlaufen.
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Das
in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt,
dass die Aufnahmen 20 für die Befestigung des Lenkgetriebes
und/oder die Aufnahmen 22 für die Befestigung
des Stabilisators auch über Stege 48 an die stabförmigen
Verbindungselemente 26 angebunden sein können.
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- 10
- Vorderachsträger
- 12
- hintere
Aufnahme zur Lagerung Radführungsglied
- 12a
- Lageraufnahmeglied
- 12b
- Lageraufnahmeglied
- 14
- vordere
Aufnahme zur Lagerung Radführungsglied
- 14a
- Lageraufnahmeglied
- 14b
- Lageraufnahmeglied
- 16
- 1.
Aufnahme zur Befestigung des Vorderachsträges am Fahrzeugaufbau
- 18
- 2.
Aufnahme zur Befestigung des Vorderachsträges am Fahrzeugaufbau
- 20
- Aufnahmen
zur Befestigung eines Lenkgetriebes
- 22
- Aufnahmen
zur Befestigung des Stabilisators
- 24
- Aufnahme
zur Lagerung der Pendelstütze
- 26
- stabförmige
Verbindungselemente
- 28
- Flächenelement
- 30
- Einbuchtung
- 32
- Bohrung
- 34
- Ausleger
- 36
- flächiges
Versteifungselement
- 38
- Verstärkungsrippe
- 40
- Wulst
- 42
- Knotenpunkt
- 44
- Verstärkungsrippe
- 46
- Fach
- 48
- Steg
- 50
- Versteifungsrippe
- F
- Fahrzeuglängsrichtung/-achse
- FR
- Fahrtrichtung
-
Weiterbildungen
und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden
offenbart. Der Offenbarungsgehalt ergibt sich aus der prioritätsbegründenden
Anmeldung
DE 10 2007 053
159 , die durch ausdrücklichen Verweis als zum
Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gehörig in diese
aufgenommen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2007/031060
A1 [0003]
- - WO 2007/025528 A2 [0077]
- - DE 102007053159 [0114]