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Federlenker
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Die Erfindung betrifft einen, insbesondere einteiligen, Federlenker für eine Radaufhängung eines Fahrzeuges mit den Merkmalen des Anspruches 1, welcher mit einem Stützabschnitt zum Aufhängen eines Radträgers, einem Befestigungsabschnitt zum Anbringen des Federlenkers an einem Hilfsrahmen des Fahrzeuges und einem zwischen dem Stützabschnitt und dem Befestigungsabschnitt liegenden Funktionsabschnitt zum Abstützen einer Feder ausgebildet ist, wobei der Funktionsabschnitt ein Hohlprofil, insbesondere aus Stahlblech, mit einer Auflageseite für einen Federsitz und zwei abfallenden Flankenseiten zum Ableiten von Federkräften aufweist.
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Federlenker für eine Radaufhängung eines Fahrzeuges sind grundsätzlich bekannt. Federlenker werden zumeist mit einem Stützabschnitt zum Abstützen einer Feder ausgebildet, die zwischen dem Federlenker und der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist. Die Feder dient dazu, die Radbewegungen abzufangen, bevor sie an einem Stoßdämpfer, welcher ebenfalls am Federlenker abgestützt werden kann, reduziert und in die Fahrzeugkarosserie eingeleitet werden. Die Federlenker müssen daher im Betrieb des Fahrzeuges hohe Federkräfte aufnehmen. Hierzu müssen die Federlenker relativ steif, bspw. aus Stahlblech, ausgebildet sein. Um jedoch Gewicht im Federlenker zu sparen, werden die Federlenker oft mit einem Hohlprofil ausgebildet. Hohlprofile weisen unter Last hohe Verformungen und Spannungen auf, wenn die Last nicht optimal aufgenommen werden kann. Um dennoch an Steifigkeit nicht zu verlieren, werden die hohlen Federlenker oft mit Versteifungsplatten versehen, wie es bspw. aus der
DE 10 2013 009 426 A1 und
DE 10 2011 053 927 A1 bekannt ist. Solche Konstruktionen erfordern mehrere Teile, die miteinander verschweißt werden müssen. Der Zusammenbau der Federlenker gestaltet sich dabei kompliziert. Außerdem sind die Schweißnähte der Korrosionsgefahr im offenen Bereich zur Straße unterhalb des Fahrzeuges ausgesetzt.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, mindestens einen aus dem Stand der Technik und insbesondere aus der
DE 10 2011 053 927 A1 bekannten Nachteil bei einem Federlenker zumindest teilweise zu überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, einen Federlenker für eine Radaufhängung eines Fahrzeuges bereitzustellen, welcher einfach, kostengünstig und schnell in der Herstellung ist, welcher zuverlässig die Federkräfte aufnehmen kann, welcher eine verbesserte Anlenkung des Fahrzeugrades ermöglicht und welcher eine lange Lebensdauer aufweist.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch einen Federlenker für eine Radaufhängung eines Fahrzeuges mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1, insbesondere aus dem kennzeichnenden Teil, gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung aufgeführt. Merkmale, die zu den einzelnen Erfindungsaspekten offenbart werden, können in der Weise miteinander kombiniert werden, dass bzgl. der Offenbarung zu den Erfindungsaspekten der Erfindung stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Die Erfindung stellt einen, insbesondere einteiligen, Federlenker für eine Radaufhängung eines Fahrzeuges bereit, welcher mit einem Stützabschnitt zum Aufhängen eines Radträgers, einem Befestigungsabschnitt zum Anbringen des Federlenkers an einem Hilfsrahmen des Fahrzeuges und einem zwischen dem Stützabschnitt und dem Befestigungsabschnitt liegenden Funktionsabschnitt zum Abstützen einer Feder ausgebildet ist, wobei der Funktionsabschnitt ein Hohlprofil, insbesondere aus Stahlblech, mit einer Auflageseite für einen Federsitz und zwei abfallenden Flankenseiten zum Ableiten von Federkräften aufweist. Hierzu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Flankenseiten des Hohlprofils unterhalb des Federsitzes jeweils einen Hinterschnitt aufweisen, um das Hohlprofil am Funktionsabschnitt auszusteifen, wobei der Hinterschnitt im Querschnitt durch den Funktionsabschnitt gesehen eine Leitkurve für die Ableitung der Federkräfte bildet, und wobei die Leitkurve an jeder Flankenseite des Hohlprofils zwei Umkehrpunkte aufweist, um die Federkräfte zwei Mal umzulenken.
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Der Erfindungsgedanke liegt dabei darin, dass ein, insbesondere einteiliger, Federlenker für eine Radaufhängung eines Fahrzeuges bereitgestellt wird, welcher bspw. aus Stahlblech ausgebildet sein kann. Der erfindungsgemäße Federlenker ist ohne zusätzliche Versteifungselemente durch seine Ausformung zuverlässig ausgesteift. Hierzu wird unterhalb des Federsitzes an den Flankenseiten des Hohlprofils jeweils ein Hinterschnitt ausgebildet, welcher die Federkräfte optimal umleitet und somit abfedert. Die Federkräfte werden somit durch den Federlenker, ohne die Gefahr von zu hohen Verformungen, optimal aufgenommen. Wenn man unterhalb des Federsitzes einen Querschnitt bildet, so weist der Hinterschnitt eine, im Wesentlichen wellenförmige, Leitkurve für die Ableitung der Federkräfte auf. Die Leitkurve hat zwei Umkehrpunkte, sodass die Federkräfte nach innen und insbesondere unterhalb der Auflageseite für den Federsitz und wieder nach außen geleitet werden. Das zweifache Umleiten der Federkräfte bewirkt eine Abfederung der Federkräfte an der Leitkurve. Somit werden die Federkräfte optimal durch den Federlenker aufgenommen. Zudem werden durch das zweifache Umleiten der Federkräfte Knickpunkte und senkrechte Winkel am Hohlprofil vermieden, die zu Verformungen und Einknicken des Hohlprofils führen können. Zusätzliche Versteifungselemente sind dabei nicht nötig. Mithilfe des erfindungsgemäßen Federlenkers werden mehrere Vorteile erreicht. Der erfindungsgemäße Federlenker kann einfach, kostengünstig und schnell hergestellt werden. Der erfindungsgemäße Federlenker weist eine lange Lebensdauer (keine Korrosionsgefahr an den Schweißnähten) sowie ein verringertes Gewicht (einteilige Ausbildung) auf, wodurch zudem der CO2-Ausstoß im Betrieb des Fahrzeuges reduziert werden kann. Der erfindungsgemäße Federlenker nimmt zuverlässig die Federkräfte auf und leistet des Weiteren eine verbesserte Anlenkung des Fahrzeugrades.
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Ferner kann die Erfindung bei einem Federlenker vorsehen, dass der Federlenker einteilig ausgebildet ist. Somit kann nicht nur die Herstellung des Federlenkers vereinfacht werden, sondern auch das Gewicht des Federlenkers reduziert werden. Hierbei ist es denkbar, dass der Federlenker mit dem Hohlprofil aus Stahlblech in einem Umformungsschritt ausgeformt werden kann. Danach kann der Hinterschnitt im Hohlprofil ausgeformt werden, bspw. durch einen zweiten Umformungsschritt. Nach dem Umformen oder davor kann der ausgeformte Federlenker entsprechend zugeschnitten werden. Bspw. ist es denkbar, dass für den Federsitz eine Öffnung an der Auflageseite des Federlenkers zugeschnitten werden kann.
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Weiterhin kann die Erfindung bei einem Federlenker vorsehen, dass der Hinterschnitt im Querschnitt durch den Funktionsabschnitt gesehen eine Z-förmige Leitkurve für die Ableitung der Federkräfte aufweist. Im Vergleich zu den senkrechten Flankenseiten, die zum Einknicken neigen, insbesondere wenn die Flankenseiten am unteren Ende nicht durch ein zusätzliches Schließblech verbunden sind, wird durch die Z-förmige Leitkurve die Gefahr der Verformungen reduziert. Eine Z-förmige Leitkurve bewirkt weiterhin eine vorteilhafte Abfederung der Federkräfte über die Leitkurve. Somit wird die Steifigkeit des Federlenkers auf eine einfache Art und Weise erhöht.
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Des Weiteren kann die Erfindung bei einem Federlenker vorsehen, dass der Hinterschnitt an jeder Flankenseite eine nach innen gewölbte Wandung aufweist, die unter die Auflageseite für den Federsitz reicht, wobei im Querschnitt durch den Funktionsabschnitt gesehen die jeweilige Wandung an jeder Flankenseite zwischen den Umkehrpunkten der Leitkurve liegt. Somit können die Federkräfte unterhalb des Federsitzes umgeleitet werden. Die Federkräfte, die senkrecht in die Auflageseite für den Federsitz eingeleitet werden, erzeugen am Übergang zu den Flankenseiten hohe Momente aufgrund des relativ langen Hebels. Durch Umlenken dieser Kräfte werden die Wirkhebel der Federkräfte mehrfach reduziert. Somit wird die Aufnahme der Federkräfte durch den Federlenker verbessert.
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Zudem kann die Erfindung bei einem Federlenker vorsehen, dass der Hinterschnitt an jeder Flankenseite einen nach außen auslaufenden Bodenabschnitt aufweist, der parallel zur Auflageseite für den Federsitz ausgerichtet ist, wobei im Querschnitt durch den Funktionsabschnitt gesehen der jeweilige Bodenabschnitt vom unteren Umkehrpunkt der Leitkurve absteht. Somit kann am untersten Ende jeder Flankenseite ein in einer Einbaulage am Fahrzeug horizontaler Bodenabschnitt gebildet werden. Solche Bodenabschnitte wirken vorteilhafterweise aussteifend und verhindern ein Abknicken von Seitenflanken nach außen.
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Außerdem kann die Erfindung bei einem Federlenker vorsehen, dass der Federlenker aus einem Stahlblech oder aus einem Aluminiumblech ausgeformt ist. Aus einem Stahlblech können stabile Bauteile hergestellt werden. Ein Aluminiumblech ist im Vergleich zu einem Stahlblech günstiger aber auch weicher bzgl. der Dichte. Aufgrund der erfindungsgemäßen Hinterschnitte gewinnt das Hohlprofil des Federlenkers eine derartige Aussteifung, dass sogar ein relativ weiches Aluminiumblech zum Herstellen eines Federlenkers verwendet werden kann.
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Ferner kann die Erfindung bei einem Federlenker vorsehen, dass der Federsitz in Form eines nach innen oder nach oben von der Auflageseite abgewinkelten Kragenelementes ausgebildet ist (bzw. ein solches aufweist). Somit kann das Einleiten der Federkräfte in die Auflageseite vergleichmäßigt werden.
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Weiterhin ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass der Funktionsabschnitt im Bereich des Federsitzes eine aufgeweitete Auflageseite aufweist. Durch die aufgeweitete Auflageseite kann ausreichend Platz für den Federsitz bereitgestellt werden.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Dabei ist zu beachten, dass die Figuren nur einen beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Federlenkers,
- 2 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Federlenker,
- 3 eine Seitenansicht auf einen erfindungsgemäßen Federlenker,
- 4 eine Schnittdarstellung eines bekannten Federlenkers, und
- 5 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Federlenkers.
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In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet.
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Die 1 bis 3 zeigen einen erfindungsgemäßen Federlenker 10 in unterschiedlichen Ansichten. Der Federlenker 10 kann nach einem besonderen Vorteil der Erfindung einteilig ausgebildet sein. Der Federlenker 10 dient erfindungsgemäß für eine Radaufhängung eines Fahrzeuges.
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Wie in den 1 bis 3 gezeigt ist, ist der erfindungsgemäße Federlenker 10 mit einem Stützabschnitt 11 zum Aufhängen eines nicht näher dargestellten Radträgers ausgebildet. Ferner ist der Federlenker 10 mit einem Befestigungsabschnitt 12 zum Anbringen des Federlenkers 10 an einem ebenfalls nicht näher dargestellten Hilfsrahmen des Fahrzeuges ausgebildet. Hierzu kann am Befestigungsabschnitt 12 eine Lagerhülse angeordnet sein. Die Lagerhülse kann z.B. stoffschlüssig, bspw. durch Schweißen, am Befestigungsabschnitt 12 angebracht werden. Des Weiteren ist der Federlenker 10 mit einem zwischen dem Stützabschnitt 11 und dem Befestigungsabschnitt 12 liegenden Funktionsabschnitt 13 zum Abstützen einer ebenfalls nicht dargestellten Feder und ggf. eines Dämpfers ausgebildet.
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Wie es in den Ansichten der 1 und 5 zu erkennen ist, ist der Federlenker 10, insbesondere im Bereich des Funktionsabschnittes 13, mit einem Hohlprofil M ausgebildet. Das Hohlprofil M kann bspw. aus einem Stahlblech oder aus einem Aluminiumblech ausgeformt sein.
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Wie es in den Ansichten der 1 und 2 gezeigt ist, weist das Hohlprofil M eine Auflageseite M3 für einen schematisch dargestellten Federsitz 14 auf, welcher zur Aufnahme eines nicht dargestellten Federlagers am Federlenker 10 dient. Zudem weist das Hohlprofil M zwei abfallende Flankenseiten M1, M2 zum Ableiten von Federkräften F auf. Der Federsitz 14 kann in Form eines nach innen oder nach oben von der Auflageseite M3 abgewinkelten Kragenelementes ausgebildet sein. Der Funktionsabschnitt 13 im Bereich des Federsitzes 14 kann eine aufgeweitete Auflageseite M3 aufweisen, um genug Platz für den Federsitz 14 bereitzustellen.
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Der Erfindungsgedanke kann anhand der 5 erklärt werden, die einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Federlenker 10 im Bereich des Federsitzes 14 entlang der Schnittlinie B-B zeigt, die wiederum in der 1 angedeutet ist. Bei dem erfindungsgemäßen Federlenker 10 sind die Flankenseiten M1, M2 des Hohlprofils M unterhalb des Federsitzes 14 jeweils mit einem Hinterschnitt H versehen, um das Hohlprofil M am Funktionsabschnitt 13 auszusteifen, wobei der Hinterschnitt H im Querschnitt durch den Funktionsabschnitt 13 gesehen eine Leitkurve L für die Ableitung der Federkräfte F bildet, und wobei die Leitkurve L an jeder Flankenseite M1, M2 des Hohlprofils M zwei Umkehrpunkte L1, L2 aufweist, um die Federkräfte F zwei Mal umzulenken.
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Der Erfindungsgedanke liegt dabei darin, dass der erfindungsgemäße Federlenker 10 ohne zusätzliche Versteifungselemente alleine durch seine Ausformung mit den Hinterschnitten H zuverlässig ausgesteift ist, um die Federkräfte F im Bereich des Federsitzes 14 optimal aufzunehmen. Durch die Hinterschnitte H wird außerdem die Gefahr von Verformungen des Hohlprofils M reduziert. Die Leitkurve L bewirkt vorteilhafterweise eine Abfederung der Federkräfte F entlang der Leitkurve L. Zudem werden durch die Leitkurve L Knickpunkte und senkrechte Winkel am Hohlprofil M vermieden, die zur Verformungen und Einknicken des Hohlprofils M führen können. Somit kann der erfindungsgemäße Federlenker 10 einfach, kostengünstig und schnell hergestellt werden sowie über eine verlängerte Lebensdauer verfügen.
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Die Leitkurve L kann mithilfe der Umkehrpunkte L1, L2 eine im Wesentlichen Z-förmige Kurve für die Ableitung der Federkräfte F ausbilden. Insbesondere im Vergleich zur senkrechten Flankenseiten, die bei herkömmlichen Federlenker 10* üblich sind (s. 4), werden mithilfe der Erfindung wesentliche Verbesserungen im Vergleich zum Stand der Technik erreicht. Durch die Z-förmige Leitkurve L wird ein Einknicken der Flankenseiten M1, M2 vermieden, wodurch die Gefahr der Verformungen reduziert wird. Eine Z-förmige Leitkurve L bewirkt weiterhin eine Abfederung der Federkräfte F, wodurch die Steifigkeit des Federlenkers 10 erhöht wird.
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Zwischen den Umkehrpunkten L1 und L2 ist an jedem Hinterschnitt H eine nach innen gewölbte Wandung W1, W2 ausgebildet, die unter den Funktionsabschnitt 13 für den Federsitz 14 reichen kann, um die Federkräfte F unterhalb des Federsitzes 14 umzuleiten. Die Federkräfte F, die im Wesentlichen senkrecht in den Funktionsabschnitt 13 für den Federsitz 14 eingeleitet werden, erzeugen am Übergang zu den Flankenseiten M1, M2 relativ hohe Momente. Durch Umlenken der Federkräfte F werden die Wirkhebel der Kräfte mehrfach unterbrochen und somit reduziert. Folglich werden die Federkräfte F nicht nur gleichmäßig aufgenommen, sondern auch wesentlich reduziert.
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Unterhalb der Hinterschnitte H sind an jeder Flankenseite M1, M2 nach außen auslaufende Bodenabschnitte K1, K2 ausgebildet, die im Wesentlichen parallel zur Funktionsabschnitt 13 für den Federsitz 14 nach außen auslaufen können. Die Bodenabschnitte K1, K2 können vorteilhafterweise das Hohlprofil M aussteifen. Zudem verhindern die Bodenabschnitte K1, K2 ein Abknicken von den Flankenseiten M1, M2 des Hohlprofils M nach außen.
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Die voranstehende Beschreibung der Figuren beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern es technisch sinnvoll ist, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 10*
- bekannter Federlenker
- 20
- Versteifungsplatte
- 10
- Federlenker
- 11
- Stützabschnitt für einen Radträger
- 12
- Befestigungsabschnitt
- 13
- Funktionsabschnitt
- 14
- Federsitz
- 15
- Anbindung für den Stoßdämpfer
- A1
- Radachse
- A2
- Achse für die Anbindung des Stoßdämpfers
- B-B
- Schnittlinie
- d*
- gleichmäßiger Abstand
- d1
- Abstand
- d2
- Abstand
- F
- Federkraft
- H
- Hinterschnitt
- K1
- Bodenabschnitt
- K2
- Bodenabschnitt
- L
- Leitkurve
- L1
- Umkehrpunkt
- L2
- Umkehrpunkt
- M
- Hohlprofil
- M1
- Flankenseite
- M2
- Flankenseite
- M3
- Auflageseite
- W1
- Wandung
- W2
- Wandung
