WO2016005125A1 - Federträgerarm - Google Patents

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WO2016005125A1
WO2016005125A1 PCT/EP2015/062793 EP2015062793W WO2016005125A1 WO 2016005125 A1 WO2016005125 A1 WO 2016005125A1 EP 2015062793 W EP2015062793 W EP 2015062793W WO 2016005125 A1 WO2016005125 A1 WO 2016005125A1
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Manuel Bauer
Paul Lenz
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    • B60G2206/82092—Joining by deformation by press-fitting

Definitions

  • the invention relates to a spring carrier arm of a spring carrier of a motor vehicle axle, in particular a gantry axle, having a longitudinal section and a subsequent to the one end of the longitudinal section, a flange flange portion, wherein the longitudinal section at least one attachment point for attachment to a shock absorber and / or having a suspension.
  • Spring carrier arms of spring carriers are used in motor vehicle axles for the purpose of connecting the motor vehicle axle to the motor vehicle.
  • the spring carrier hereby has two spring carrier arms, via which a connection to the shock absorbers and air springs positioned there in front and behind the wheels of the motor vehicle axle is made in the vehicle longitudinal direction.
  • the respective spring carrier may in this case be composed of individual spring carrier arms which engage an intermediate housing, for example a portal housing or an axle housing.
  • the object of the invention is therefore to provide a spring support arm of the type mentioned, which has a low weight at high load capacity.
  • At least the longitudinal portion of the Federyarms consists of a lower shell and an upper shell made of a metallic material or a plastic with or without fiber reinforcement, the shell edges along the neutral bending fiber of the Federyarms, lower shell and upper shell along the neutral bending fiber the Federyarms are cohesively and / or positively connected with each other.
  • This design makes it possible to design the spring carrier arm regardless of casting conditions essentially only according to stability criteria, so that its weight is significantly reduced.
  • the cost of producing the Federbyarms is much lower than in the prior art, so that also reduces the manufacturing cost and labor and equipment costs.
  • the flange section has a connecting piece which is welded to the longitudinal section at a distance from the flange of the flange section, the connection piece and the longitudinal section having identical cross sections in their welding region, then the welding point is far from the stress-critical region of the transition from the connecting piece to the flange and is not exposed to the high load occurring at this transition area.
  • the end portion of the longitudinal portion opposite the flange portion may form a transverse portion extending angled to the portion of the longitudinal portion extending from the flange portion.
  • the bottom of the lower shell can also from the flange
  • Flange portion have a downward slope towards the end. If the lower shell has a continuous downwardly directed opening at its end region remote from the flange section, a natural outflow of water from the interior of the spring carrier arm is thereby made possible. At the same time, this results in a reduction in the weight of the Federlyarms.
  • the mounting locations for attachment of a shock absorber and / or suspension may be spring pads inserted into corresponding openings on the top of the upper shell.
  • one or both spring supports are press-fitted into the openings of the upper shell.
  • one or both spring supports can also be connected in a material-locking and / or form-fitting manner to the upper shell.
  • the suspension in particular an air suspension
  • On the stability of the Federlyarms impairing through hole in the lower shell for screwing the air spring can be omitted if the attachment point for attachment of a shock absorber and / or suspension has a formed on the upper side of the upper shell or on the spring support threaded hole.
  • the upper shell and / or the lower shell are steel forming parts, they have a high strength with the lowest possible weight.
  • the Umformradien can be made variable so that the voltage is optimally distributed under load.
  • the flange section and / or the longitudinal section consists of a fine-grained steel, a high strength is achieved while the parts still have good weldability.
  • Figure 1 is a perspective view of a Federlyarms
  • FIG. 2 shows a front view of the spring carrier arm according to FIG. 1
  • FIG. 3 shows a rear view of the spring carrier arm according to FIG. 1
  • FIG. 4 shows a sectional illustration of a transverse section of the spring carrier arm according to FIG. 1.
  • the illustrated spring carrier arm of a spring carrier of a motor vehicle axle consists of a longitudinal section 1 and a flange section 2, wherein the longitudinal section is composed of an upper shell 3 and a lower shell 4.
  • Upper shell 3 and lower shell 4 are formed as formed parts of metallic material or a plastic with or without fiber reinforcement and have U-like cross-sections, which have at the end to which the flange portion 2, about their largest cross-section. At the end opposite the flange portion 2, the cross sections of the upper shell 3 and the lower shell 4 decrease.
  • the upper shell 3 and lower shell 4 are welded to one another at the free shell edges 6, 7 of the "U's.” This weld extends along the neutral bending fiber 5 of the spring carrier arm, but the upper shell and the lower shell can also be glued or materially bonded in a manner known to the person skilled in the art and / or be positively connected with each other.
  • the flange section 2 produced as a forged part consists of a flange 8 and a connecting piece 9.
  • the free end of the connecting piece 9 is welded to the same cross-section end of large cross section of the Federliniarms along an interface 10. However, these can also be glued or connected to one another in a manner known to the person skilled in the art in a material-locking and / or form-fitting manner.
  • the flange portion 2 opposite end portion of the longitudinal portion 1 forms a to the extending from the flange portion 2 of extending portion of the longitudinal portion 1 extending transverse portion 1 first
  • the upper shell 3 each have a circular opening 12 and 13.
  • spring supports 14 and 15 are also used circular cross section with interference fit.
  • the spring supports 14 and 15 are stepped and used with their small step in the opening 12 and 13 respectively.
  • the provided for supporting an air spring spring support 14 has a centric threaded bore 1 6, to which the air spring is fastened via a threaded bolt.
  • the spring support 15 is provided for supporting a shock absorber.
  • the lower shell 4 has at its end portion remote from the flange portion 2 a recess 17 formed as a recess facing downwards.
  • the rectangular flange 8 Due to the inclination of the lower shell 4, liquid penetrated into the interior of the spring carrier arm, such as water sprayed from the street, can flow towards the opening 17 and run outward through it.
  • the rectangular flange 8 has at its corner through holes 18 for a screw fastening.
  • the screw supports 19 surrounding the through-holes 18 can be produced with such a quality that no further processing is required.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Federträgerarm eines Federträgers einer Kraftfahrzeugachse, insbesondere einer Portalachse, mit einem Längsabschnitt (1) und einem an dem einen Ende des Längsabschnitts (1) anschließenden, einen Flansch (8) aufweisenden Flanschabschnitt (2). Dabei weist der Längsabschnitt (1) mindestens eine Befestigungsstelle für die Anbringung an einem Stoßdämpfer und/oder an einer Federung auf. Zumindest der Längsabschnitt (1) des Federträgerarms besteht aus einer Unterschale (4) und einer Oberschale (3) aus einem metallischen Werkstoff oder einem Kunststoff mit oder ohne Faserverstärkung, deren Schalenränder (6, 7) entlang der neutralen Biegefaser (5) des Federträgerarms verlaufen, wobei Unterschale (4) und Oberschale (3) entlang der neutralen Biegefaser (5) des Federträgerarms stoffschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind.

Description

Federträqerarm
Die Erfindung bezieht sich auf einen Federträgerarm eines Federträgers einer Kraftfahrzeugachse, insbesondere einer Portalachse, mit einem Längsabschnitt und einem an dem einen Ende des Längsabschnitts anschließenden, einen Flansch aufweisenden Flanschabschnitt, wobei der Längsabschnitt mindestens eine Befestigungsstelle für die Anbringung an einem Stoßdämpfer und/oder an einer Federung aufweist.
Federträgerarme von Federträgern kommen in Kraftfahrzeugachsen zur Anwendung, um eine Anbindung der Kraftfahrzeugachse an das Kraftfahrzeug vorzunehmen. Insbesondere bei Kraftfahrzeugachsen von Bussen weist der Federträger hierbei zwei Federträgerarme auf, über welche in Fahrzeuglängsrichtung vor und hinter den Rädern der Kraftfahrzeugachse eine Anbindung an die dort positionierten Stoßdämpfer und Luftfedern vorgenommen wird. Der jeweilige Federträger kann sich hierbei aus einzelnen Federträgerarmen zusammensetzen, die an ein dazwischenliegendes Gehäuse, beispielsweise ein Portalgehäuse oder ein Achsgehäuse angreifen.
Bei derartigen Federträgerarmen ist es bekannt diese als Gussteile auszubilden. Diese Gussteile haben den Nachteil, dass sie aus form- und kerntechnischen Gründen ein großes Gewicht aufweisen und damit große ungefederte Massen des Kraftfahrzeugs bilden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher einen Federträgerarm der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei hoher Belastbarkeit ein geringes Gewicht aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest der Längsabschnitt des Federträgerarms aus einer Unterschale und einer Oberschale aus einem metallischen Werkstoff oder einem Kunststoff mit oder ohne Faserverstärkung besteht, deren Schalenränder entlang der neutralen Biegefaser des Federträgerarms verlaufen, wobei Unterschale und Oberschale entlang der neutralen Biegefaser des Federträgerarms stoffschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind. Diese Ausbildung ermöglicht es den Federträgerarm unabhängig von gießtechnischen Bedingungen im Wesentlichen nur nach Stabilitätskriterien zu gestalten, so dass sein Gewicht deutlich reduzierbar ist.
Damit reduzieren sich aber auch die ungefederten Massen des Kraftfahrzeugs.
Der Aufwand zur Herstellung des Federträgerarms ist wesentlich geringer als beim Stand der Technik, so daß sich auch die Herstellungskosten und der Arbeits- und Geräteaufwand reduziert.
Dadurch, dass die Oberschale und die Unterschale entlang der neutralen Biegefaser des Federträgerarms miteinander verschwei ßt sind, in der die Spannungen bei einer Belastung des Federträgerarms am geringsten sind, wird die empfindliche Schweißverbindung dieser beiden Teile besonders gering belastet. Auch dies trägt zu einem Aufbau des Federträgerarms geringen Gewichts bei.
Zu einer Reduzierung der Herstellungskosten und des Arbeits- und Geräteaufwands führt es, wenn der Flanschabschnitt und der Längsabschnitt stoffschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind.
Weist dabei der Flanschabschnitt einen Anschlussstutzen auf, der in einem Abstand zum Flansch des Flanschabschnitts mit dem Längsabschnitt verschweißt ist, wobei Anschlussstutzen und Längsabschnitt in ihrem Verschweißungsbereich gleiche Querschnitte aufweisen, so befindet sich die Schweißstelle weit vom spannungskritischen Bereich des Übergangs von dem Anschlussstutzen zum Flansch und wird nicht der an diesem Übergangsbereich auftretenden hohen Belastung ausgesetzt.
Der dem Flanschabschnitt entgegengesetzte Endbereich des Längsabschnitts kann einen zu dem von dem Flanschabschnitt aus verlaufendem Teil des Längsabschnitts abgewinkelt verlaufenden Querabschnitt bilden.
Die Unterseite der Unterschale kann von dem Flanschabschnitt aus zudem dem
Flanschabschnitt entfernten Ende hin eine Neigung nach unten aufweisen. Weist dabei die Unterschale an ihrem dem Flanschabschnitt entfernten Endbereich eine durchgehende nach unten gerichtete Öffnung auf, so wird dadurch ein natürlicher Wasserablauf aus dem Inneren des Federträgerarms ermöglicht. Gleichzeitig ergibt sich dabei eine Reduzierung des Gewichts des Federträgerarms.
Um eine genau ausgerichtete Befestigungsstelle ohne ein Erfordernis einer Bearbeitung für einen Stoßdämpfer und oder eine Federung zu erhalten, können die Befestigungsstellen für die Anbringung eines Stoßdämpfers und/oder einer Federung Federauflagen sind, die in entsprechende Öffnungen an der Oberseite der Oberschale eingesetzt sein.
Ohne wesentlichen Montageaufwand sind dabei vorzugsweise eine oder beide Federauflagen mit Presspassung in die Öffnungen der Oberschale eingesetzt.
Wenn eine höhere Sicherheit der Verbindung der Federauflagen mit der Oberschale erforderlich ist, können auch eine oder beide Federauflagen mit der Oberschale stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden sein.
Zur Befestigung der Federung, insbesondere einer Luftfederung ist es seither bekannt, die Luftfeder über eine Schraube von unten her über eine Durchgangsbohrung mit dem Federträger zu verschrauben. Auf eine die Stabilität des Federträgerarms beeinträchtigende Durchgangsbohrung in der Unterschale für das Anschrauben der Luftfeder kann verzichtet werden, wenn die Befestigungsstelle für die Anbringung eines Stoßdämpfers und/oder einer Federung eine an der Oberseite der Oberschale oder an der Federauflage ausgebildete Gewindebohrung aufweist.
Sind die Oberschale und/oder die Unterschale Umformteile aus Stahl, so weisen sie bei geringstmöglichem Gewicht eine hohe Festigkeit auf. Die Umformradien können dabei so variabel ausgeführt sein, daß die Spannung bei Belastung optimal verteilt wird.
Ebenfalls zu einer hohen Festigkeit bei geringem Gewicht führt es, wenn der Flanschabschnitt ein Schmiedeteil ist. Besteht der Flanschabschnitt und/oder der Längsabschnitt aus einem Feinkornstahl wird eine hohe Festigkeit bei noch guter Schweißbarkeit der Teile erreicht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Figur 1 eine Perspektivdarstellung eines Federträgerarms
Figur 2 eine Frontansicht des Federträgerarms nach Figur 1
Figur 3 eine Rückansicht des Federträgerarms nach Figur 1
Figur 4 eine Schnittdarstellung eines Querabschnitts des Federträgerarms nach Figur 1 .
Der dargestellte Federträgerarm eines Federträgers einer Kraftfahrzeugachse besteht aus einem Längsabschnitt 1 und einem Flanschabschnitt 2, wobei der Längsabschnitt aus einer Oberschale 3 und einer Unterschale 4 zusammengesetzt ist.
Oberschale 3 und Unterschale 4 sind als Umformteile aus metallischen Werkstoff oder einem Kunststoff mit oder ohne Faserverstärkung ausgebildet und weisen U-artige Querschnitte auf, die an dem Ende, an das sich der Flanschabschnitt 2 anschließt, etwa ihren größten Querschnitt aufweisen. Zu dem, dem Flanschabschnitt 2 entgegengesetzten Ende, hin verringern sich die Querschnitte von Oberschale 3 und Unterschale 4.
An den freien Schalenrändern 6, 7 der„U's" sind Oberschale 3 und Unterschale 4 miteinander verschweißt. Diese Schweißung erstreckt sich entlang der neutralen Biegefaser 5 des Federträgerarms. Die Oberschale und die Unterschale können aber auch geklebt oder auf eine sonstige dem Fachmann bekannte Weise stoffschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden sein. Der als Schmiedeteil hergestellte Flanschabschnitt 2 besteht aus einem Flansch 8 und einem Anschlussstutzen 9. Das freie Ende des Anschlussstutzens 9 ist mit dem gleichen Querschnitt aufweisenden Ende großen Querschnitts des Federträgerarms entlang einer Schnittstelle 10 verschweißt. Diese können aber auch geklebt oder auf eine sonstige dem Fachmann bekannte Weise stoffschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden sein.
Der dem Flanschabschnitt 2 entgegengesetzte Endbereich des Längsabschnitts 1 bildet einen zu dem von dem Flanschabschnitt 2 aus verlaufenden Teil des Längsabschnitts 1 abgewinkelt verlaufenden Querabschnitt 1 1 .
An der Knickstelle zum Querabschnitt 1 1 sowie am freien Endbereich des Querabschnitts 1 1 weist die Oberschale 3 jeweils eine kreisförmige Öffnung 12 und 13 auf. In die Öffnungen 12 und 13 sind jeweils Federauflagen 14 und 15 ebenfalls kreisförmigen Querschnitts mit Presspassung eingesetzt.
Die Federauflagen 14 und 15 sind stufig ausgebildet und mit ihrer kleinen Stufe in die Öffnung 12 bzw. 13 eingesetzt.
Die zur Auflage einer Luftfeder vorgesehene Federauflage 14 besitzt eine Zentrische Gewindebohrung 1 6, an der die Luftfeder über einen Gewindebolzen befestigbar ist.
Die Federauflage 15 ist zur Auflage eines Stoßdämpfers vorgesehen.
In ihrer Einbaulage weist die Unterseite der Unterschale 4 vom Flanschabschnitt 2 aus zu dem, dem Flanschabschnitt 2 entfernten Ende hin, eine Neigung nach unten auf.
Weiterhin besitzt die Unterschale 4 an ihrem dem Flanschabschnitt 2 entfernten Endbereich eine als Aussparung ausgebildete, nach unten gerichtete Öffnung 17 auf.
Durch die Neigung der Unterschale 4 kann in das Innere des Federträgerarms eingedrungene Flüssigkeit wie z.B. von der Straße aufgespritztes Wasser zur Öffnung 17 hin fließen und durch diese nach außen ablaufen. Der rechteckig ausgebildete Flansch 8 weist an seinen Eckbereichen Durchgangsbohrungen 18 für eine Schraubbefestigung auf. Bei dem geschmiedeten Flanschabschnitt 2 können die, die Durchgangsbohrungen 18 umgebenden Schraubenauflagen 19, mit einer derartigen Qualität erzeugt werden, dass keine weitere Bearbeitung erforderlich ist.
Bezuqszeichen Längsabschnitt
Flanschabschnitt
Oberschale
Unterschale
neutrale Biegefaser
Schalenrand
Schalenrand
Flansch
Anschlussstutzen
Schnittstelle
Querabschnitt
Öffnung
Öffnung
Federauflage
Federauflage
Gewindebohrung
Öffnung
Durchgangsbohrungen
Schraubenauflagen

Claims

Patentansprüche
1 . Federträgerarm eines Federträgers einer Kraftfahrzeugachse, insbesondere einer Portalachse, mit einem Längsabschnitt (1 ) und einem an dem einen Ende des Längsabschnitts (1 ) anschließenden, einen Flansch (8) aufweisenden Flanschabschnitt (2), wobei der Längsabschnitt (1 ) mindestens eine Befestigungsstelle für die Anbringung an einem Stoßdämpfer und/oder an einer Federung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Längsabschnitt (1 ) des Federträgerarms aus einer Unterschale (4) und einer Oberschale (3) aus einem Metallischen Werkstoff oder einem Kunststoff mit oder ohne Faserverstärkung besteht, deren Schalenränder (6, 7) entlang der neutralen Biegefaser (5) des Federträgerarms verlaufen, wobei Unterschale (4) und Oberschale (3) entlang der neutralen Biegefaser (5) des Federträgerarms miteinander stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden sind.
2. Federträgerarm nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschabschnitt (2) mit dem Längsabschnitt (1 ) stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden ist.
3. Federträgerarm nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschabschnitt (2) einen Anschlussstutzen (9) aufweist, der in einem Abstand zum Flansch (8) des Flanschabschnitts (2) mit dem Längsabschnitt (1 ) stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden ist, wobei Anschlussstutzen (9) und Längsabschnitt (1 ) in ihrem Verbindungsbereich gleiche Querschnitte aufweisen.
4. Federträgerarm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Flanschabschnitt (2) entgegengesetzte Endbereich des Längsabschnitts (1 ) einen zu dem von dem Flanschabschnitt (2) aus verlaufenden Teil des Längsabschnitts (1 ) abgewinkelt verlaufenden Querabschnitt (1 1 ) bildet.
5. Federträgerarm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite der Unterschale (4) von dem Flanschabschnitt (1 ) aus zu dem, dem Flanschabschnitt (1 ) entfernten Ende hin, eine Neigung nach unten aufweist.
6. Federträgerarm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterschale (4) an ihrem dem Flanschabschnitt (2) entfernten Endbereich eine durchgehende nach unten gerichtete Öffnung (17) aufweist.
7. Federträgerarm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Befestigungsstellen für die Anbringung eines Stoßdämpfers und/oder einer Federung Federauflagen (14, 15) sind, die in entsprechende Öffnungen (12, 13) an der Oberseite der Oberschale (3) eingesetzt sind.
8. Federträgerarm nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder beide Federauflagen (14, 15) mit Presspassung in die Öffnungen (12, 13) der Oberschale (3) eingesetzt.
9. Federträgerarm nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder beide Federauflagen (14, 15) mit der Oberschale (3) stoffschlüssig verbunden sind.
10. Federträgerarm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsstelle für die Anbringung eines Stoßdämpfers und/oder einer Federung eine an der Oberseite der Oberschale (3) oder an der Federauflage (14, 15) ausgebildete Gewindebohrung (1 6) aufweist.
1 1 . Federträgerarm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberschale (3) und/oder die Unterschale (4) aus einem metallischen Werkstoff oder einem Kunststoff mit oder ohne Faserverstärkung mittels einer Umformung ausgeführt sind.
12. Federträgerarm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschabschnitt (2) ein Schmiedeteil aus einem Metall oder ein aus einem Verbundwerkstoff mit Metalleinlagen oder aus einem Kunststoff mit oder ohne Faserverstärkung geformtes Bauteil ist.
13. Federträgerarm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschabschnitt (2) und/oder der Längsabschnitt (1 ) aus einem metallischen Werkstoff insbesondere aus einem Feinkornstahl, oder aus einem Kunststoff mit oder ohne Faserverstärkung besteht.
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