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DE20319147U1 - Wheel support unit for a motor vehicle has a wheel support and an axle arm fitted onto the support for accommodating a wheel - Google Patents

Wheel support unit for a motor vehicle has a wheel support and an axle arm fitted onto the support for accommodating a wheel Download PDF

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DE20319147U1 DE20319147U DE20319147U DE20319147U1 DE 20319147 U1 DE20319147 U1 DE 20319147U1 DE 20319147 U DE20319147 U DE 20319147U DE 20319147 U DE20319147 U DE 20319147U DE 20319147 U1 DE20319147 U1 DE 20319147U1
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Abstract

A wheel support unit (16) is designed as a composite cast part. A wheel support (14) is produced from a first material like aluminum and/or a magnesium alloy as a cast part and an axle arm (10) is prefabricated from a second material like a steel material as an integral component of the wheel support and is partly cast-in by a cast part.

Description

Die Verbindung zwischen einem Fahrzeugrad und der Fahrzeugachse wird von der Radaufhängung mit einer angestellten Radlagereinheit hergestellt, wobei ein Rad gewöhnlich über eine Radnabe und einem Wälzlager auf einem am Radträger angeordneten Achszapfen montiert ist. Der Achszapfen selbst und dessen Anbindung an den Radträger sind den über das Rad eingeleiteten zum Teil extremen Belastungen im Fahrbertrieb unmittelbar ausgesetzt und müssen deshalb zuverlässig ausgelegt und mit einer besonders hohen Qualität gefertigt werden. Gleichzeitig verfangt die gegenwärtige Entwicklung in der Automobilindustrie, dass bei gleichzeitig steigenden Fahrkomfort das Fahrzeuggewicht nicht übermäßi stark ansteigt, was zum Beispiel durch den zunehmenden Austausch von konventionellen Stahl- oder Gußwerkstoffen durch Leichtmetallwerkstoffe realisiert werden kann. Von dieser Entwicklung sind im zunehmenden Maße auch Fahrwerkkomponenten, insbesondere auch Radträger, betroffen.The connection between a vehicle wheel and the vehicle axle is engaged by the wheel suspension with a Manufactured wheel bearing unit, wherein a wheel usually has a wheel hub and a roller bearing on one on the wheel carrier arranged journal is mounted. The journal itself and its connection to the wheel carrier are the over the wheel initiated partly extreme loads in the driving operation immediately exposed and must therefore reliable designed and manufactured with a particularly high quality. simultaneously catches the current one Development in the automotive industry that while increasing Driving comfort the vehicle weight does not increase excessively, which leads to Example through the increasing exchange of conventional steel or cast materials can be realized by light metal materials. Of this Development are increasingly also chassis components, especially wheel carriers, affected.

Die Achszapfen für eine Radträgereinheit werden üblicherweise aus Stahl, beispielsweise mit der Werkstoffbezeichnung Cf 53, durch Warmformen (Gesenkschmieden) über mehrere Umformstufen gefertigt und spanend nachbearbeitet.The axle journals for a wheel carrier unit are usually made of steel, for example with the material designation Cf 53 Hot forming (drop forging) over several forming stages manufactured and machined.

Ein bekannter Radträger wird zunächst separat vom Achszapfen mittels eines Schwerkraft- oder Niederdruck-Gießverfahrens hergestellt, wobei es gießtechnisch günstig ist, den zur Anordnung des Achszapfens vorgesehenen Bereich des Radträgers bei diesen Verfahren für das Anschnitt- oder Speisersystem zu benutzen und das schmelzflüssige Material über die am Radträger zentral ausgebildete Radnabe einzugießen. Auf diese Weise kann aufgrund der hohen thermischen Symmetrie eine relativ gleichmäßige gerichtete Erstarrung des Gußwerkstoffes von den Außenbereichen nach innen zur Radnabe ohne die Bildung von Lunkern oder sonstigen die Qualität des Radträgers negativ beeinflussenden Strukturdefekten erfolgen.A well-known wheel carrier will first separately from the journal using a gravity or low pressure casting process manufactured, it being cast Cheap is the area provided for the arrangement of the journal Wheel carrier at this procedure for to use the gate or feed system and the molten material over the on the wheel carrier Pour in centrally trained wheel hub. In this way, due to the high thermal symmetry a relatively uniform directional solidification of the cast material from the outside areas inwards to the wheel hub without the formation of cavities or other the quality of the wheel carrier negative structural defects.

Zur Verbindung eines Achszapfens mit einem Radträger sind verschiedene Methoden bekannt, beispielsweise das Aufschrauben oder das Einpressen. Dazu muß an geschmiedeten Achszapfen neben der Aufnahmefläche für das Radlager insbesondere die zur Verbindung mit dem Radträger vorgesehene Fläche sehr genau bearbeitet werden, um beispielsweise mit der am Radträger ebenfalls sehr sorgfältig herzustellenden Zentralbohrung eine Presspassung eingehen zu können. Das Verschrauben des Achszapfens mit oder dessen Einpressen in den Radträger stellen insgesamt zusätzliche kosten- und arbeitsintensive Arbeitsgänge dar.For connecting an axle pin with a wheel carrier Various methods are known, for example screwing on or pressing in. To do this forged axle pins in addition to the receiving surface for the wheel bearing in particular the one intended for connection to the wheel carrier area can be processed very precisely, for example with the one on the wheel carrier careful to be able to make a press fit. The Place the axle journal with or press it into the wheel carrier total additional costly and labor-intensive operations.

Desweiteren ist mit der DE 42 23 870 A1 ein einstückig als Schmiedeteil ausgeführter Radträger bekannt geworden, der aus einem Radträgerflansch mit einem von diesem abstehenden Achszapfen, einer Aufnahme für ein Stoßdämpferbein und einer Verbindungsstruktur zwischen Radträgerflansch und der Stoßdämpferbeinaufnahme besteht. Der Radträger ist durch dessen kompakte Ausgestaltung zwar optimiert, weist jedoch infolge der Ausführung als Schmiedeteil ein erhebliches Gewicht auf.Furthermore, with the DE 42 23 870 A1 a one-piece as a forged wheel carrier has become known, which consists of a wheel carrier flange with a protruding axle journal, a receptacle for a shock absorber leg and a connection structure between the wheel carrier flange and the shock absorber leg receptacle. Although the wheel carrier is optimized due to its compact design, it has a considerable weight due to the design as a forged part.

Die DE 196 53 542 A1 offenbart einen aus einer Leichtmetall-Legierung gegossenen Radträger mit einem verlorenen Leichtmetallkern, wobei zur Erzielung einer höheren Festigkeit des Bauteils der Kern durch einen Hohlkörper definierter Wandstärke höherfestem Material gebildet ist. An dem Radträger ist eine Bohrung ausgebildet, die in bekannter Weise zur Aufnahme eines Achszapfens mit Radlagern vorgesehen ist. Da zu sind, wie bereits oben beschrieben, weitere zusätzliche Massnahmen notwendig.The DE 196 53 542 A1 discloses a wheel carrier cast from a light metal alloy with a lost light metal core, the core being formed by a hollow body of defined wall thickness of higher strength material in order to achieve a higher strength of the component. A bore is formed on the wheel carrier which is provided in a known manner for receiving an axle pin with wheel bearings. As already described above, further additional measures are necessary.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Radträgereinheit darzustellen, die kostengünstiger gefertigt werden kann.The object of the invention is a wheel carrier to represent the more cost-effective can be manufactured.

Die Erfindung löst die Aufgabe mit einer Radträgereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einer weiteren Radträgereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 2.The invention solves the problem with a wheel carrier unit with the features of claim 1 and with a further wheel carrier unit with the features of claim 2.

Dadurch, dass gemäß Anspruch 1 die Radträgereinheit als Verbundgußteil ausgebildet ist, wobei der Radträger als Gußteil aus einem ersten Werkstoff ausgeführt und der Achszapfen aus einem zweiten Werkstoff vorgefertigt ist und zumindest teilweise von dem Gußteil umgossen ist, kann im Vergleich zu einer aus zwei Teilen montierten Radträgereinheit eine Nachbearbeitung der gegenseitigen Anlageflächen und der Montagevorgang selbst entfallen. Somit können bei der Fertigung einer Radträgereinheit erhebliche Zeit- und Kosteneinsparungen erzielt werden. Bei der Ausführung des Radträgers aus einer Aluminium- und/oder Magnesiumlegierung wird zudem ein äußerst niedriges Gewicht bei einer sehr hohen Festigkeit erreicht.Characterized in that the wheel carrier unit according to claim 1 as a composite casting is formed, the wheel carrier as a casting made of a first material and the axle journal is prefabricated from a second material and at least partially by the casting is overmolded, compared to one made of two parts Wheel carrier unit one Post-processing of the mutual contact surfaces and the assembly process themselves eliminated. So you can considerable in the manufacture of a wheel carrier unit Time and cost savings can be achieved. When executing the wheel carrier an aluminum and / or magnesium alloy also becomes an extremely low one Weight reached with a very high strength.

Bei leichten Fahrzeugen, beispielsweise Elektrofahrzeugen oder generell Kleinwagen oder bei Fahrzeugen mit sechs und mehr Rädern kann infolge einer reduzierten Achsbelastung die Radträgereinheit gemäß Anspruch 2 als Gußteil ausgebildet werden, wobei der Achszapfen als integraler Bestandteil des Radträgers ausgeführt ist. Eine solche Ausführung ist insbesondere bei der Auswahl einer hochfesten Leichtmetalllegierung, insbesonder einer Aluminium- und/oder Magnesiumlegierung vorteilhaft.In light vehicles, for example electric vehicles or generally small cars or vehicles with six and more wheels can the wheel carrier unit due to a reduced axle load according to claim 2 as a casting be formed, with the journal as an integral part of the wheel carrier accomplished is. Such an execution is particularly important when choosing a high-strength light metal alloy, an aluminum and / or magnesium alloy is particularly advantageous.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Further advantageous developments and embodiments of the invention are described in the subclaims.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beispielhaft erläutert. Die einzige Figur stellt eine Perspektivdarstellung einer Radträgereinheit mit einem von einem Radträger umgossenen Achszapfen dar.The invention is described below of an embodiment exemplified. The single figure represents a perspective view of a wheel carrier unit with one of a wheel carrier cast axle journals.

Die Figur zeigt einen bekannten, aus einem Stahlwerkstoff, beispielsweise mit der Bezeichnung 38MnSiVSMoCr, mittels Warmumformen gefertigten zylindrisch, mehrfach gestuften Achszapfen 10, der mit einem Endabschnitt 12 mit einem Radträger 14 verbunden ist.The figure shows a known, made of a steel material, for example with the designation 38MnSiVSMoCr, by means of hot forming cylindrical, multiply stepped axle journals 10 that with an end section 12 with a wheel carrier 14 connected is.

Zur Herstellung einer Radträgereinheit 16 wird der vorgefertigte Achszapfen 10 mit dem Endabschnitt 12 in einen an einer Kokille oder einer Druckgußform ausgebildeten Sitz eingelegt. Nachfolgend wird die Kokille oder die Druckgußform mit einer Leichtmetallschmelze, z.B. einer Aluminium- und/oder Magnesiumlegierung, beispielsweise mit der Bezeichnung AISi10Mg, mittels eines Kokillengießverfahrens oder eines Druckgießverfahrens befüllt, wobei der Achszapfen 10 umgossen wird und sich der erstarrende Werkstoff infolge des sich beim Abkühlen einstellenden Schwundes fest um den Achszapfen 10 anlegt, wodurch im Ergebnis ein Verbundgußteil hergestellt ist. Aus der Figur ist ferner ersichtlich, dass im Endabschnitt 12 des Achszapfens 10 ein Ringkragen 17 ausgebildet ist, der beim Umgießen von dem Radträger 14 hintergriffen wird und mit diesem ein Formschlußprofil ausbildet.For the manufacture of a wheel carrier unit 16 becomes the prefabricated journal 10 with the end section 12 placed in a seat formed on a mold or a die. The mold or the die-casting mold is subsequently filled with a light metal melt, for example an aluminum and / or magnesium alloy, for example with the designation AISi10Mg, by means of a mold casting process or a pressure casting process, the axle journal 10 is encapsulated and the solidifying material firmly around the journal due to the shrinkage which occurs when cooling 10 creates, as a result of which a composite casting is produced. From the figure it can also be seen that in the end section 12 of the journal 10 a ring collar 17 is formed, the cast from the wheel carrier 14 is engaged and forms a positive locking profile with this.

Der Anguss erfolgt beim Gießen von einem der Radnabe entfernten Bereich. Vorzugsweise wird die Poral-Druckgußtechnologie eingesetzt, da diese ein turbulenzfreies Füllen der Druckgußform ermöglicht und somit porenarme Gußteile liefert.The sprue takes place when casting an area away from the wheel hub. Poral die casting technology is preferred used because this enables a turbulence-free filling of the die and thus low-pore castings supplies.

Die mittels dieses Verbundgießens erzeugte Radträgereinheit 16 ist selbstverständlich nicht auf die erwähnten Materialkombinationen beschränkt, vielmehr können alle den Festigkeits- und den Gewichtsanforderungen, sowie den gießtechnischen Anforderungen genügenden Werkstoffkombinationen realisiert werden. Der Achszapfen 10 kann zur Verbesserung der Werkstoffqualität in dem umgossenen Endabschnitt 12 vor dem Umgießen auf eine erhöhte Temperatur vorgewärmt werden. Zusätzliche Versteifungen des Radträgers sind möglich, jedoch nicht zwingend vorgesehen.The wheel carrier unit produced by means of this composite casting 16 is of course not limited to the material combinations mentioned, rather all material combinations meeting the strength and weight requirements as well as the casting requirements can be realized. The journal 10 can improve the material quality in the molded end section 12 preheated to an elevated temperature before casting. Additional stiffening of the wheel carrier is possible, but not mandatory.

Alternativ kann die Radträgereinheit 16 auch insgesamt als Gußteil ausgebildet werden, wobei der Achszapfen 10 als integraler Bestandteil des Radträgers 14 ausgeführt ist.Alternatively, the wheel carrier unit 16 can also be formed as a casting as a whole, the axle journal 10 as an integral part of the wheel carrier 14 is executed.

Claims (6)

Radträgereinheit für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Radträger und einen an diesen angeordneten Achszapfen zur Lagerung eines Rades, dadurch gekennzeichnet, dass die Radträgereinheit (16) als Verbundgußteil ausgebildet ist, wobei der Radträger (14) als Gußteil aus einem ersten Werkstoff ausgeführt und der Achszapfen (10) aus einem zweiten Werkstoff vorgefertigt ist und zumindest teilweise von dem Gußteil umgossen ist.Wheel carrier unit for a motor vehicle, comprising a wheel carrier and an axle journal arranged thereon for mounting a wheel, characterized in that the wheel carrier unit ( 16 ) is designed as a composite casting, the wheel carrier ( 14 ) as a casting made from a first material and the axle journal ( 10 ) is prefabricated from a second material and is at least partially cast around the casting. Radträgereinheit für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Radträger und einen an diesen angeordneten Achszapfen zur Lagerung eines Rades, dadurch gekennzeichnet, dass die Radträgereinheit (16) als Gußteil ausgebildet ist, wobei der Achszapfen (10) als integraler Bestandteil des Radträgers (14) ausgeführt ist.Wheel carrier unit for a motor vehicle, comprising a wheel carrier and an axle journal arranged thereon for mounting a wheel, characterized in that the wheel carrier unit ( 16 ) is designed as a casting, the axle journal ( 10 ) as an integral part of the wheel carrier ( 14 ) is executed. Radträgereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Radträger (14) aus einer Leichtmetalllegierung besteht.Wheel carrier unit according to claim 1 or 2, characterized in that wheel carrier ( 14 ) consists of a light metal alloy. Radträgereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leichtmetalllegierung eine Aluminium- und/oder Magnesiumlegierung darstellt.wheel carrier according to claim 3, characterized in that the light metal alloy represents an aluminum and / or magnesium alloy. Radträgereinheit nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Werkstoff ein Stahlwerkstoff ist.wheel carrier according to claim 1 or one of claims 3 or 4, characterized in that the second material is a steel material. Radträgereinheit nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 3 – 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Achszapfen (10) in dessen Endabschnitt (12) mindestens eine radiale Stufe (17) aufweist, die beim Umgießen von dem Radträger (14) hintergriffen wird und mit diesem ein Formschlußprofil ausbildet.Wheel carrier unit according to claim 1 or one of claims 3-5, characterized in that the axle journal ( 10 ) in its end section ( 12 ) at least one radial step ( 17 ) which, when cast around the wheel carrier ( 14 ) is engaged and forms a positive locking profile with it.
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R207 Utility model specification

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R081 Change of applicant/patentee

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R150 Term of protection extended to 6 years

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R151 Term of protection extended to 8 years

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R081 Change of applicant/patentee

Owner name: FRANKEN GUSS KITZINGEN GMBH & CO. KG, DE

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R152 Term of protection extended to 10 years
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R071 Expiry of right
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