DE102012021289A1

DE102012021289A1 - Fahrzeugachse für ein Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug mit einer derartigen Fahrzeugachse

Info

Publication number: DE102012021289A1
Application number: DE201210021289
Authority: DE
Inventors: Ingo Winter; Florian Glaubitz
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2012-10-30
Filing date: 2012-10-30
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2032-10-31
Also published as: DE102012021289B4

Abstract

Vorgeschlagen wird eine Fahrzeugachse (2) für ein Kraftfahrzeug (1), mit zumindest einem Radträger (9), der aus einem Kunststoff oder einem faserverstärkten Kunststoff besteht und einen Achszapfen (8) aus Metall zur drehbaren Lagerung eines Rades (3) des Kraftfahrzeugs (1) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugachse für ein Kraftfahrzeug gemäß der Merkmalskombination des Patentanspruchs 1 der Erfindung. Gemäß Patentanspruch 10 der Erfindung betrifft diese ferner ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Fahrzeugachse.
Aus der Praxis sind Fahrzeugachsen für Kraftfahrzeuge in den unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt. Für frontangetriebene Personenkraftwagen sind beispielsweise sogenannte Verbundlenker-Hinterachsen bekannt. Die Radaufhängung besteht dabei aus zwei einenends am Fahrzeugaufbau angekoppelten Längslenkern, die ihrerseits anderenends mittels eines Querträgers untereinander fest verbunden sind. Beidseitig des Fahrzeugs ist am besagten Verbund je ein Radträger mit einem Achszapfen zur drehbaren Lagerung eines Rades fest angeordnet.
So beschreibt die DE 10 2011 009 040 A1 ein Achsmodul in Form einer Verbundlenkerachse mit zwei biege- und torsionssteifen Längslenkern, mit einem dieselben untereinander verbindenden biegesteif und torsionsweich ausgebildeten Querträger sowie mit je einem an den Lenkern starr verbundenen Radträger. Die Radträger der Verbundlenkerachse sind jeweils durch eine sogenannte Aufnahmevorkehrung zur Aufnahme eines Antriebs in Form eines Radnabenelektromotors gebildet. Weiter wird mit dieser Druckschrift vorgeschlagen, das Gewicht bei gleichzeitig höherer Belastbarkeit des Achsmoduls zu verringern, indem wenigstens ein Teil des Achsmoduls, vorzugsweise der Lenker und/oder die Aufnahmevorkehrung aus einem Leichtbauwerkstoff, wie einem Leichtmetall oder einem Kunststoff, insbesondere glasfaserverstärkten Kunststoff, oder aus einer Blechkonstruktion hergestellt ist. Mit der DE 103 46 280 A1 wird des Weiteren ein Radträger aus Stahl oder einem Leichtmetall mit mehreren Lenkeranbindungsstellen vorgeschlagen, bei dem zur Verbesserung seiner Festigkeitseigenschaften zumindest eine Lenkeranbindungsstelle durch eine integral mit dem Radträger ausgeführte Verstrebung überbrückt wird, so dass der Radträger an dieser Lenkeranbindungsstelle eine Durchgangsöffnung ausbildet. Aus der DE 198 53 636 A1 ist eine Radaufhängung mit einem sogenannten Federlenker bekannt, der seinerseits mit seinem hinteren Ende an einem Radträger drehfest befestigt ist und sich vom Radträger in Fahrtrichtung nach vorne erstreckt sowie mit seinem vorderen Ende am Fahrzeugaufbau befestigt ist. Der Radträger weist dabei eine Aufnahme für eine Fahrzeugachse, insbesondere eine Starrachse auf und ist als Aluminium-Gussteil ausgebildet. Aus der DE 10 2010 036 949 A1 ist überdies ein Querträger für eine Verbundlenkerachse aus einem Kunststoff enthaltenden Werkstoff, insbesondere einem Faserverbundwerkstoff, oder aus einem Stahlwerkstoff bekannt, der zur Minderung der Übersteuerung des Kraftfahrzeugs bei Kurvenfahrten und zur Verbesserung der fahrdynamischen Eigenschaften und der Komforteigenschaften elastisch verformbar ist sowie eine Struktur aufweist, die derart gestaltet ist, dass eine elastische Torsionsverformung, die aufgrund eines um die Längsachse wirksamen Torsionsmoments entsteht, eine elastische Biegeverformung des Querträgers bewirkt. Schließlich ist aus der DE 10 2010 033 851 A1 eine Hinterachse für ein Kraftfahrzeug bekannt, die ihrerseits einstückig einen Querträger und zwei Längslenker aus einem Vollkunststoff oder einem faserverstärkten Kunststoff aufweist. Die Längslenker und die Querstrebe bilden dabei offene Hohlprofile mit einer Mehrzahl Versteifungsrippen aus.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine im Hinblick auf den Stand der Technik alternative Fahrzeugachse zu schaffen, die bei Gewährleistung der erforderlichen fahrdynamischen Eigenschaften leicht baut, einen geringen Bauraum erfordert sowie einfach und kostengünstig herstellbar ist. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Fahrzeugachse bereitzustellen.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe demnach durch eine Fahrzeugachse für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einem Radträger, der aus einem Kunststoff oder einem faserverstärkten Kunststoff besteht und einen Achszapfen aus Metall zur drehbaren Lagerung eines Rades des Kraftfahrzeugs aufweist.
Durch diese Maßnahme ist vorteilhaft der aus dem kostengünstigen Leichtbauwerkstoff Kunststoff oder faserverstärkten Kunststoff bestehende Radträger mit einem verschleißfesten Achszapfen aus Metall kombiniert.
Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
Danach ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Befestigung des Achszapfens aus Metall im Bereich einer Anbindungsstelle des Radträgers derart bewirkt ist, dass der Achszapfen entweder in eine vorbereitete Durchbrechung des Radträgers eingepresst oder während der Herstellung des Radträgers aus Kunststoff oder faserverstärktem Kunststoff nach einem Kunststoff-Gießverfahren, insbesondere Kunststoff-Spritzgießverfahren, in denselben eingegossen ist. Durch diese Maßnahme ist eine einfache, kostengünstige und funktionssichere Anbindung des Achszapfens an den Radträger ermöglicht.
Um den Funktionsumfang des Radträgers zu erweitern, weist der Radträger neben der für den Achszapfen vorgesehenen Anbindungsstelle vorteilhaft eine oder mehrere weitere Anbindungsstellen für einen zwei Längslenker verbindenden Querträger, für einen Bremssattel einer Scheibenbremsvorrichtung, für ein radseitig am Radträger angeordnetes Bremsabdeckblech zum Abschirmen des Radträgers gegen von der Scheibenbremsvorrichtung erzeugte Wärme und/oder für ein am Radträger angeordnetes Verstärkungsblech auf.
Insbesondere bei Verwendung sowohl des Bremsabdeckblechs als auch des Verstärkungsblechs ist vorteilhaft der aus dem kostengünstigen Leichtbauwerkstoff Kunststoff oder faserverstärkten Kunststoff bestehende Radträger zwischen dem besagten Bremsabdeck- und Verstärkungsblech verspannbar, so dass bei minimiertem Gewicht eine Fahrzeugachse mit einem ausreichend festen und formstabilen Radträger geschaffen ist, die überdies leicht montierbar ist. Des Weiteren können hierdurch die in den Bauteileverbund eingeleiteten Kräfte besser aufgenommen werden.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass zumindest eine der Anbindungsstellen vorgenannter Anbauteile durch eine Aufnahmehülse in Form einer Durchsteck- oder Gewindehülse aus Metall zur Aufnahme eines mechanischen Befestigungselementes gebildet ist, die entweder in eine vorbereitete Durchbrechung des Radträgers eingepresst oder während der Herstellung des Radträgers aus Kunststoff nach einem Kunststoff-Gießverfahren, insbesondere Kunststoff-Spritzgießverfahren, in denselben eingegossen ist. Diese Fügetechniken erlauben eine äußerst feste Verbindung zwischen dem Radträger und den entsprechenden Anbauteilen.
Wie die Erfindung weiter vorsieht, sind zumindest ein Teil der Anbindungsstellen des Radträgers koaxial gegenüberliegend angeordnet. Dies hat den Vorteil der Minimierung der erforderlichen Anbindungsstellen am Radträger sowie der gegenseitigen Abstützung der Anbauteile untereinander.
Um den Radträger aus Kunststoff oder faserverstärktem Kunststoff noch wirkungsvoller gegen von der Scheibenbremsvorrichtung erzeugte Wärme abzuschirmen, ist ferner vorgesehen, dass das Bremsabdeckblech axial beabstandet zum Radträger an demselben befestigt ist. Hierdurch ist ein Luftschlitz zwischen dem Radträger und dem Bremsabdeckblech geschaffen, der eine verbesserte Wärmeabfuhr ermöglicht.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Bremsabdeckblech mit einem Kragen auf einem radseitigen Bund des Achszapfens aufgepresst ist. Durch diese Maßnahme ist die Abstützung des Achszapfens am Radträger weiter verbessert.
Eine funktionssichere sowie einfach und kostengünstig zu bewerkstelligende Anbindung des Radträgers an den Querträger erzielt man dadurch, dass die Anbindungsstelle des Radträgers für den Querträger durch eine an der dem Rad abgewandten Seite des Radträgers angeordnete, einstückig mit dem Radträger ausgebildete Steckhülse zur Aufnahme eines freien Endes des Querträgers gebildet ist. Diese Maßnahme ermöglicht eine feste Fügeverbindung zwischen den beiden Fügepartnern durch Kraft-, Form- und/oder Stoffschluss.
Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einer Hinterachse der vorstehend beschriebenen Art.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
1 ein mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Fahrzeugachse, vorliegend beispielgebend mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Hinterachse ausgestattetes Kraftfahrzeug in einer Heckansicht,
2 eine schematische Darstellung der Anbausituation eines Längslenkers an einem Querträger der Hinterachse,
3 einen hinteren linken Radträger der Hinterachse des Kraftfahrzeugs im Zusammenbau mit einem Querträger und diversen weiteren Anbauteilen in einer perspektivischen Ansicht entgegen der Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs,
4a–g die Darstellung einzelner Montageschritte zur Komplettierung des Radträgers nach 2 mit besagten Anbauteilen,
5a–b perspektivische Teilschnittdarstellungen der Anbindung eines Anbauteils in Form eines Verstärkungsbleches an den Radträger,
6a–c die Darstellung einer ersten Variante zur Festlegung des Querträgers der Hinterachse an einem Radträger,
7a–b die Darstellung einer zweiten Variante zur Festlegung des Querträgers der Hinterachse an einem Radträger,
8a–c die Darstellung einer dritten Variante zur Festlegung des Querträgers der Hinterachse an einem Radträger,
9a–c die Darstellung einer vierten Variante zur Festlegung des Querträgers der Hinterachse an einem Radträger,
10 die Darstellung einer fünften Variante zur Festlegung des Querträgers der Hinterachse an einem Radträger, und
11 die Darstellung einer sechsen Variante zur Festlegung des Querträgers der Hinterachse an einem Radträger.
1 zeigt zunächst äußerst schematisch ein Kraftfahrzeug 1 in einer Heckansicht, mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten 2 in Form einer Hinterachse, insbesondere Verbundlenker-Hinterachse, über die zwei hintere Räder 3 geführt und an einem Fahrzeugaufbau 4 abgestützt sind.
Gemäß 2 weist besagte Fahrzeugachse 2 respektive Hinterachse beidseitig des Kraftfahrzeugs 1 je einen sich im Wesentlichen in Fahrtrichtung 5 des Kraftfahrzeugs 1 erstreckenden Längslenker 6 sowie einen dieselben miteinander verbindenden Querträger 7 auf. Vorliegend ist der Einfachheit halber lediglich ein Ausschnitt der Hinterachse mit dem hinteren linken Längslenker 6 gezeigt. Beidenends des Querträgers 7 ist ein einen Achszapfen 8 zur drehbaren Lagerung eines Rades 3 aufweisender Radträger 9 angeordnet und fest mit dem Querträger 7 verbunden. Der Querträger 7 ist beispielgebend durch ein Rohrprofil gebildet. Jedwedes andere geeignete Profil, seien es im Querschnitt geschlossene oder offene Hohlprofile oder auch geschlossene Vollprofile sind durch die Erfindung selbstverständlich mit erfasst. Der Querträger 7 ist dabei aus einem Kunststoff, einem Verbundwerkstoff, oder einem Metall, insbesondere Stahl, bevorzugt jedoch aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet, da dieser Werkstoff eine einfache und kostengünstige Auslegung des Querträgers 7 bezüglich bestimmter gewünschter fahrdynamischer Eigenschaften erlaubt.
Wie der 2 weiter zu entnehmen ist, ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein jeder Längslenker 6 nach Fahrzeug-innen hin gesehen benachbart zum Radträger 9 einenends mit dem Querträger 7 axial fest und drehfest verbunden. Anderenends weist der Längslenker 6 ein Stützelement 10 auf, das vorliegend schuhförmig ausgebildet ist und vermittels nicht zeichnerisch dargestellter mechanischer Befestigungselemente, insbesondere Befestigungsschrauben, am Fahrzeugaufbau 4 festlegbar ist. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf diese konkrete Anordnung bzw. Abstützung des Längslenkers 6 am Querträger 7, sondern erfasst auch einen Längslenker 6, der einenends statt am Querträger 7 am Radträger 9 festgelegt ist (nicht zeichnerisch dargestellt).
Der Längslenker 6 ist vorliegend durch eine Doppel-Längsblattfeder gebildet, die ihrerseits zur Verbesserung des Komforts und der Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs 1 eine bestimmte Längselastizität der Hinterachse in Radmitte erlaubt. Die Anbindung dieses Längslenkers 6 an den Querträger 7 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel in Anpassung an den Rohrquerschnitt des Querträgers 7 durch zwei ringförmige Endabschnitte 11 bewerkstelligt, die ihrerseits auf den Querträger 7 aufgefädelt und mit demselben fest verbunden sind. Zur festen Verbindung besagter Endabschnitte 11 des Längslenkers 6 an den Querträger 7 können jegliche an sich bekannten geeigneten kraft-, stoff- und/oder formschlüssigen Fügemaßnahmen Anwendung finden. So können z. B. eine Pressverbindung, eine Klebeverbindung und/oder eine Verbindung mittels mechanischer Befestigungselemente, wie Schrauben vorgesehen werden.
3 zeigt den linken Bereich der Hinterachse detaillierter, d. h., insbesondere den um eine Mehrzahl Anbauteile komplettierten und aus einem Kunststoff oder einem faserverstärkten Kunststoff bestehenden Radträger 9. Auf die Darstellung des Längslenkers 6 wurde der besseren Übersichtlichkeit verzichtet. Der Radträger 9 besteht bevorzugt aus einem faserverstärktes Polyamid, welches über eine hohe Festigkeit und Zähigkeit verfügt, sowie eine gute chemische Beständigkeit aufweist. Weiter bevorzugt ist besagter Radträger 9, der seinerseits vorliegend eine im Wesentlichen tellerförmige Struktur aufweist nach einem an sich bekannten Kunststoff-Spritzgießverfahren hergestellt.
An dem Radträger 9 sind diverse Anbauteile befestigt, vorliegend neben dem Querträger 7 und dem Achszapfen 8 radseitig ein tellerförmig ausgebildetes Bremsabdeckblech 12, welches eine Bremsscheibe 13a einer Scheibenbremsvorrichtung 13 gegen den Radträger 9 abschirmt, sowie ein Bremssattel 13b, der seinerseits bekanntermaßen mit der Bremsscheibe 13a in Wirkverbindung bringbar ist. Der Bremssattelfuß 13c, vermittels dessen sich der Bremssattel 13b der Scheibenbremsvorrichtung 13 am Radträger 9 abstützt, ist dabei zwischen dem Radträger 9 und dem Bremsabdeckblech 12 angeordnet. Querträgerseitig des Radträgers 9 sind ferner an demselben ein Verstärkungsblech 14 und ein Ende eines Schwingungsdämpfers 15 befestigt. Hierzu verfügt der Radträger 9 gemäß 4a über eine Mehrzahl Anbindungsstellen 16 für besagte Anbauteile.
Was die Anbindungsstelle 16a für den radseitig des Radträgers 9 aus demselben herausragenden Achszapfen 8 anbelangt, ist diese vorliegend durch eine während der Herstellung des Radträgers 9 aus Kunststoff oder einem faserverstärkten Kunststoff erzeugte Durchbrechung 17 im Radträger 9 gebildet. Die Durchbrechung ist formkomplementär zum Achszapfen 8 zylindrisch ausgebildet. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf besagten zylindrischen Querschnitt, sondern erfasst auch einen Querschnitt, der z. B. allein schon durch Formschluss eine drehfeste Verbindung zwischen dem Radträger 9 und dem Achszapfen 8 bewirkt. So können beispielsweise für die Durchbrechung 17 und für den Achszapfen 8 zueinander formkomplementäre Polygonquerschnitte zur Anwendung kommen (nicht zeichnerisch dargestellt). Sowohl rad- als auch querträgerseitig ist am Radträger 9 im Bereich besagter Durchbrechung 17 eine axial herausstehende Materialaufdickung 18, 19 ausgebildet, auf welche weiter unter näher eingegangen wird (vgl. insbes. 4a, 4e).
Der Achszapfen 8 ist aus einem Metall, insbesondere aus einem Stahl gebildet und weist gemäß den 4b–d einen Bund 20 auf, der sich im Zusammenbau mit dem Radträger 9 stirnseitig der radseitigen Materialaufdickung 18 des Radträgers 9 an derselben axial abstützt. Der Achszapfen 8 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel in besagte Durchbrechung 17 eingepresst. Demgegenüber ist es auch möglich und demgemäß durch die Erfindung mit erfasst, den Achszapfen 8 bereits während der Herstellung des Radträgers 9 aus Kunstsoff oder einem faserverstärkten Kunststoff nach insbesondere einem Kunststoff-Spritzgießverfahren in den Radträger 9 mit einzugießen. Ebenso kann es sich auch als zweckmäßig erweisen, den Achszapfen 8 mit dem Radträger 9 verschraubbar zu gestalten bzw. in Alleinstellung oder in Kombination mit einer der vorstehenden Fügemaßnahmen den Achszapfen 8 mit dem Radträger 9 zu verkleben (nicht zeichnerisch dargestellt).
Die Anbindungsstellen 16b–d, die der radseitigen Anbindung des Bremsabdeckbleches 12 an den Radträger 9 dienen, sind durch in vorbereitete Bohrungen des Radträgers 9 eingesetzte Aufnahmehülsen 21 in Form von Durchsteck- oder Gewindehülsen aus Metall zur Aufnahme mechanischer Befestigungselemente 22, wie Befestigungsschrauben, gebildet (vgl. insbes. 4a, 4c). Bevorzugt sind Gewindehülsen gewählt, in welche korrespondierende Bohrungen des Bremsabdeckbleches 12 durchsetzende Befestigungsschrauben einschraubbar sind. Die Aufnahmehülsen 21 sind entweder in besagte Bohrungen eingepresst oder während der Herstellung des Radträgers 9 aus Kunststoff oder einem faserverstärkten Kunststoff nach insbesondere einem Kunststoff-Spritzgießverfahren in den Radträger 9 mit eingegossen. Des Weiteren weisen auch diese Anbindungsstellen 16b–d radseitige Materialaufdickungen 18 auf, wobei deren Stirnfläche in einer gemeinsamen Ebene mit der Stirnfläche der radseitigen Materialaufdickung 18 im Bereich des Achszapfens 8 liegt. Die von den Stirnflächen der radseitigen Materialaufdickungen 18 aufgespannte Ebene ist dabei bevorzugt parallel zur Ebene des Radträgers 9 angeordnet.
Das Bremsabdeckblech 18 weist einen Kragen 23 auf, vermittels dessen das Bremsabdeckblech 18 auf dem radseitigen Bund 20 des Achszapfens 8 aufgepresst ist. Das Bremsabdeckblech 18 stützt sich dabei axial an den Stirnseiten der vorbeschriebenen radseitigen Materialaufdickungen 18 der Befestigungsstellen 16a–d, 16g ab, wodurch ein Luftspalt zwischen dem Radträger 9 und dem Bremsabdeckblech 12 gebildet ist, der eine verbesserte Wärmeabfuhr gewährleistet.
In die gebildete Beabstandung bzw. in besagten Luftspalt zwischen dem Radträger 9 und dem Bremsabdeckblech 12 ist der Bremssattelfuß 13c des Bremssattels 13b der Scheibenbremsvorrichtung 13 eingeführt und über zwei weitere Anbindungsstellen 16e–f des Radträgers 9 an demselben festgelegt (3). Die Anbindungsstellen 16e–f sind ebenfalls durch mit je einer Aufnahmehülse 21 bestückte Bohrungen gebildet und dienen gleichzeitig einer weiteren Befestigung des Bremsabdeckbleches 12 am Radträger 9. Statt Gewindehülsen sind hier Durchsteckhülsen gewählt. Je ein Befestigungselement 22 in Form einer Befestigungsschraube durchsetzt das Bremsabdeckblech 12, den Bremssattelfuß 13c und den Radträger 9 und ist mittels einer Mutter 24 axial festgelegt bzw. festlegbar.
Wie insbesondere den 3, 4c–f weiter zu entnehmen ist, ist am Radträger 9 schließlich noch eine Anbindungsstelle 16g für den Schwingungsdämpfer 15 vorgesehen, die ebenfalls durch eine mit einer Aufnahmehülse 21 bestückte Bohrung gebildet ist. Die Aufnahmehülse 21 ist durch eine Gewindehülse gebildet, in die ein Befestigungselement 22 in Form einer Befestigungsschraube eingeschraubt bzw. einschraubbar ist. Sowohl radseitig als auch querträgerseitig ist eine Materialaufdickung 18, 19 vorgesehen, wobei sich die radseitige Materialaufdickung 18 in seiner axialen Erstreckung an den vorbeschriebenen Materialaufdickungen 18 orientiert.
Bezüglich des Bremsabdeckbleches 12 ist im Hinblick auf dieses Ausführungsbeispiel als besonders vorteilhaft herauszustellen, dass dasselbe neben der klassischen Aufgabe des Abdeckens der Bremsscheibe 13a in Kombination mit dem Radträger 9 und dem Verstärkungsblech 14 noch weitere Funktionen erfüllt, nämlich Abstützen des Achszapfens 8, Abstützen des Bremssattels 13b, Abstützen des Schwingungsdämpfers 15 und Fernhalten der Bremswärme vom Radträger 9 aus Kunststoff oder faserverstärktem Kunststoff.
Was das oben bereits erwähnte, querträgerseitig des Radträgers 7 angeordnete Verstärkungsblech 14 anbelangt, werden zur Befestigung desselben am Radträger 7 vorteilhaft die bereits vorhandenen Anbindungsstellen 16a, 16e–g verwendet. Das Verstärkungsblech 14 ist vorliegend als rahmenförmiges Flächenelement ausgebildet, jedoch beschränkt sich die Erfindung nicht auf diese konkret gewählte Gestaltung, sondern erfasst jedwede geeignete, insbesondere bauraumsparende Gestaltung, beispielsweise auch eine geschlossene Fläche, die gegebenenfalls noch dieselbe verstärkende Konturen, wie Sicken etc. aufweist (nicht zeichnerisch dargestellt). Des Weiteren beschränkt sich die Erfindung nicht auf ein Verstärkungsblech 14 aus einem metallenen Werkstoff. Unter Verstärkungsblech 14 wird demnach im Sinne dieser Erfindung auch ein Verstärkungsblech 14 verstanden, das aus einem anderen Werkstoff, beispielsweise einem Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff, insbesondere einem faserverstärkter Kunststoff, wie einem glasfaserverstärkten Kunststoff, oder auch aus einer Kombination aus Metall und Kunststoff besteht.
Gemäß den 4e, 4f sind die Anbindungsstellen 16e–f für die Scheibenbremsvorrichtung 13 Bestandteil eines zum Querträger 7 hin abgestellten Randstegs 25 des Radträgers 9. Da sich das Verstärkungsblech 14 somit auf besagtem Randsteg 25 abstützt, weisen die querträgerseitigen Materialaufdickungen 19 der Anbindungsstellen 16a und 16g, an denen das Verstärkungsblech 14 ebenfalls abgestützt und befestigt ist, eine axiale Erstreckung auf, die der des Randstegs 25 entspricht.
Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass das Verstärkungsblech 14 im Bereich der Anbindungsstelle 16a mittelbar über eine koaxial zum Achszapfen 8 angeordnete und vorzugsweise die axiale Erstreckung der Materialaufdickung 19 einnehmende Gewindehülse 26 am Achszapfen 8 befestigt ist, indem eine eine Durchgangsbohrung 27 des Achszapfens 8 von der Radseite her durchsetzende Befestigungsschraube 28 in die Gewindehülse 26 eingeschraubt bzw. einschraubbar ist, die ihrerseits eine entsprechende Bohrung im Verstärkungsblech 14 durchsetzt. Die Gewindehülse 26 verfügt querträgerseitig über einen Radialflansch 29, der im Zusammenbau das Verstärkungsblech 14 axial gegen den Radträger 9 festlegt. Besagte Befestigungsschraube 28 dient überdies der Befestigung einer Radnabe 30 mit Lager für das Rad 3 (vgl. insbes. 4b, 4f–g).
Die 5a und 5b zeigen eine alternative Möglichkeit der Anbindung des Verstärkungsbleches 14 im Bereich der Anbindungsstelle 16a an den Radträger 9 in zwei verschiedenen Ansichten. Danach weist das Verstärkungsblech 14 einen Axialfortsatz 14a auf, der bevorzugt hohlzylindrisch ausgebildet ist. Der Axialfortsatz 14a ist querträgerseitig in die Durchbrechung 17 des Radträgers 9 eingesteckt, vorzugsweise in dieselbe eingepresst, wodurch eine feste Fügeverbindung zwischen dem Radträger 9 und dem Axialfortsatz 14a bewirkt ist. Demgegenüber können selbstverständlich auch andere Fügemaßnahmen, wie beispielsweise Kleben, zur Anwendung kommen. Diese Anbindungsvariante des Verstärkungsblechs 14 an den Radträger 9 im Bereich der Anbindungsstelle 16a kann bei Bedarf auch vorteilhaft mit der vorbeschriebenen Anbindungsvariante mittels Gewindehülse 26 und Befestigungsschraube 28 kombiniert werden/sein und ist demgemäß durch die Erfindung mit erfasst (nicht zeichnerisch dargestellt).
Gemäß 3 ist die Anbindungsstelle 16h des Radträgers 9 für den Querträger 7 in Anlehnung an den Rohrquerschnitt desselben als im Querschnitt runde Steckhülse 31 und einstückig mit dem Radträger 7 ausgebildet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf besagten Rohrquerschnitt beschränkt, sondern erfasst jedweden geeigneten Querschnitt für den Querträger 7, der in eine zu demselben formkomplementäre Steckhülse 31 des Radträgers 9 einsteckbar ist (nicht zeichnerisch dargestellt). Die 5a–c, 6a–b, 7a–c und 8a–c zeigen nunmehr sechs Varianten zur Festlegung des Querträgers 7 der Hinterachse 2 am Radträger 9.
Variante 1 (Fig. 6a–c)
Danach verfügt die gebildete Steckhülse 31 über einen Formschräge 32 derart, dass ein zum Rad 3 hin verlaufender Innenkonus gebildet ist (6a). Bevorzugt ist dabei ein Konuswinkel „α” von etwa 0,5° bis etwa 10° gewählt. Das zugeordnete freie Ende des Querträgers 7 weist eine zur Innenkontur der Steckhülse 31 komplementäre Außenkontur auf, ist also entsprechend der Formschräge 32 ausgebildet (6b). Die Steckhülse 31 und das freie Ende des Querträgers 7 sind derart dimensioniert, dass durch axiales Einstecken (5c) des Querträgers 7 in besagte Steckhülse 31 ein Presssitz realisiert wird, der eine axial feste und drehfeste Fügeverbindung zwischen den Fügepartnern gewährleistet.
Variante 2 (Fig. 7a–b)
Die Variante 2 unterscheidet sich zur vorbeschriebenen Variante 1 dadurch, dass ein realisierter Presssitz zwischen Steckhülse 31 und Querträger 7 mit einer Verdrehsicherung durch Formschluss kombiniert ist. Insoweit sind an der Stirnseite des Querträgers 7 eine oder mehrere, vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang des Querträgers 7 verteilt angeordnete Ausnehmungen 33 vorgesehen (7a), die jeweils über einen einstückig mit der Steckhülse 31 ausgebildeten Vorsprung 34 (7b) innerhalb der Steckhülse 31 greifen. Gemäß den 7a und 7b sind die Fügepartner formkomplementär mit zylindrischer Außen- bzw. Innenkontur ausgebildet. Demgegenüber kann es sich auch als vorteilhaft erweisen und ist somit durch die Erfindung mit erfasst, in Anlehnung an die Variante nach 1 die Fügepartner formkomplementär mit konischer Außen- bzw. Innenkontur auszubilden (nicht zeichnerisch dargestellt). Durch diese Maßnahme ist die Fügeverbindung zwischen den Fügepartnern noch weiter verbessert.
Variante 3 (Fig. 8a–c)
Diese Fügeverbindung zwischen der Steckhülse 31 und dem Querträger 7 zeichnet sich dadurch aus, dass innerhalb der vom Radträger 9 gebildeten Stirnwandung 35 der Steckhülse 31 eine der Wandungsdicke des Querträgers 7 entsprechende umlaufende Nut 36 vorgesehen ist (8a), in die der rohrförmige Querträger 7 axial eingesteckt wird. Der Querträger 7 weist des Weiteren eine oder mehrere, vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang des Querträgers 7 verteilt angeordnete Ausnehmungen 37 auf (8b), in die jeweils eine die Stirnwandung 35 der Steckhülse 31 axial durch je eine Bohrung 38 hindurch durchsetzende Befestigungsschraube 39 eingeschraubt ist/wird. Die jeweilige Befestigungsschraube 39 ist mit einem selbstschneidenden Gewinde ausgebildet und derart ausgelegt, dass der Kerndurchmesser der Befestigungsschrauben 39 in die zugeordnete Ausnehmung 37 passt, das Gewinde jedoch sowohl in des Material des Radträgers 9 als auch in das Material des Querträgers 7 greift (8c). Ferner sind die Ausnehmungen 37 und das Gewinde derart bemessen, dass infolge Einschraubens der Befestigungsschrauben 39 ein Spreizen der durch die Ausnehmungen 37 gebildeten Segmente radial gegen die Steckhülse 31 des Radträgers 9 und dadurch erhöhter Kraft- und Formschluss zu verzeichnen sind. Auch hier können die Fügepartner wie vorliegend formkomplementär mit zylindrischer oder formkomplementär mit konischer Außen- bzw. Innenkontur (nicht zeichnerisch dargestellt) ausgebildet sein.
Variante 4 (Fig. 9a–c)
Diese Variante einer Fügeverbindung zwischen der Stückhülse 31 und dem Querträger 7 zeichnet sich in Anlehnung an die Variante 3 dadurch aus, dass innerhalb der vom Radträger 9 gebildeten Stirnwandung 35 der Steckhülse 31 ebenfalls eine der Wandungsdicke des Querträgers 7 entsprechende umlaufende Nut 36 vorgesehen ist (9a), in die der Querträger 7 axial eingesteckt wird (9b). Im Unterschied zur Variante 3 sind eine oder mehrere, vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang der Nut 36 verteilt angeordnete Bohrungen 38 in der vom Radträger 9 gebildeten Stirnwandung 35 der Steckhülse 31 vorgesehen, die derart ausgelegt sind, dass deren Durchmesser dem Kerndurchmesser einer die Bohrung 38 durchsetzenden Befestigungsschraube 39 entsprechen und im Wesentlichen die umlaufende Nut 36 radial außen tangieren. Wird die Befestigungsschraube 39 in die Bohrung 38 eingeschraubt, greift deren Gewinde sowohl in das Material des Radträgers 9 als auch in das Material der Mantelfläche des Querträgers 7 (9c).
Variante 5 (Fig. 10)
Diese Variante einer Fügeverbindung zwischen der Stückhülse 31 und dem Querträger 7 zeichnet sich dadurch aus, dass hier ein zum Radträger 9 hin nach radial innen abgestufter Presssitz (Stufe 40) mit zylindrischer Außen- bzw. Innenkontur der Fügepartner vorgesehen ist. Diese Fügeverbindung kann in Alleinstellung Verwendung finden oder kann gemäß 10 in Anlehnung an 2 mit einer Verdrehsicherung durch Formschluss kombiniert sein, indem hier ebenfalls gleichmäßig über den Umfang des Querträgers 7 verteilt angeordnete Ausnehmungen 33 vorgesehen sind, die jeweils über einen einstückig mit der Steckhülse 31 ausgebildeten Vorsprung 34 (nicht zeichnerisch dargestellt) innerhalb der Steckhülse 31 greifen.
Variante 6 (Fig. 11)
Diese Variante einer Fügeverbindung zwischen der Stückhülse 31 und dem Querträger 7 unterscheidet sich zur Variante nach 10 insbesondere dahingehend, dass eine in der Außenkontur des Querträgers 7 zum Radträger 9 hin nach radial innen gerichtete Stufe 41 vorgesehen ist, die axial beabstandet zu einer zum Radträger 9 hin nach radial innen gerichteten Stufe 41a der Innenkontur der Stückhülse 31 angeordnet ist. Durch diese Maßnahme ist ein Ringraum 43 zwischen der Außenkontur des Querträgers 7 und der Innenkontur der Steckhülse 31 ausgebildet, der mit einem Klebstoff 44 ausgefüllt oder ausfüllbar ist, wodurch insbesondere Stoffschluss zwischen Radträger 9 und Querträger 7 bewirkt ist. Gemäß 6 kann besagter Stoffschluss in Anlehnung an 2 mit einer Verdrehsicherung durch Formschluss kombiniert sein, indem hier ebenfalls gleichmäßig über den Umfang des Querträgers 7 verteilt angeordnete Ausnehmungen 33 vorgesehen sind, die jeweils über einen einstückig mit der Steckhülse 31 ausgebildeten Vorsprung 34 (nicht zeichnerisch dargestellt) innerhalb der Steckhülse 31 greifen.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Sie ist jedoch hierauf nicht beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.
So stellen die vorstehenden Ausführungsbeispiele insbesondere auf eine Fahrzeugachse 2 in Form einer Hinterachse ab. Durch die Erfindung mit erfasst ist jedoch auch eine Vorderachse mit einem Radträger 9, der aus einem Kunststoff oder einem faserverstärkten Kunststoff besteht und einen Achszapfen 8 aus Metall zur drehbaren Lagerung eines Rades 3 des Kraftfahrzeugs 1 aufweist. Auch eine derartige Fahrzeugachse 2 kann ggf. eine oder mehrere Anbindungsstellen 16 für ausgewählte Anbauteile der vorstehend beschriebenen Art, wie beispielsweise Bremsabdeckblech 12 und Verstärkungsblech 14 aufweisen, zwischen denen der Radträger 9 aus kostengünstigem Leichtbauwerkstoff vorteilhaft verspannbar ist, wodurch er wiederum erhöhten Kräften widerstehen kann (nicht zeichnerisch dargestellt).
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Fahrzeugachse (beispielgebend Hinterachse)
3: Räder
4: Fahrzeugaufbau
5: Fahrtrichtung
6: Längslenker
7: Querträger
8: Achszapfen
9: Radträger
10: Stützelement
11: Endabschnitte
12: Bremsabdeckblech
13: Scheibenbremsvorrichtung
13a: Bremsscheibe
13b: Bremssattel
13c: Bremssattelfuß
14: Verstärkungsblech
14a: Axialfortsatz
15: Schwingungsdämpfer
16: Anbindungsstellen
16a: Anbindungsstelle (Achszapfen 8)
16b: Anbindungsstelle (Bremsabdeckblech 12)
16c: Anbindungsstelle (Bremsabdeckblech 12)
16d: Anbindungsstelle (Bremsabdeckblech 12)
16e: Anbindungsstelle (Bremssattel 13b)
16f: Anbindungsstelle (Bremssattel 13b)
16g: Anbindungsstelle (Schwingungsdämpfer 15)
16h: Anbindungsstelle (Querträger 7)
17: Durchbrechung
18: Materialaufdickung (radseitig)
19: Materialaufdickung (querträgerseitig)
20: Bund (Achszapfen 8)
21: Aufnahmehülse
22: Befestigungselement
23: Kragen (Bremsabdeckblech 12)
24: Mutter
25: Randsteg (Radträger 9)
26: Gewindehülse
27: Durchgangsbohrung
28: Befestigungsschraube
29: Radialflansch
30: Radnabe
31: Steckhülse
32: Formschräge
33: Ausnehmung (Querträger 7)
34: Vorsprung (Steckhülse 31)
35: Stirnwandung (Steckhülse 31)
36: Nut
37: Ausnehmung
38: Bohrung
39: Befestigungsschraube
40: Stufe
41: Stufe
42: Stufe
43: Ringraum
44: Klebstoff
„α”: Konuswinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102011009040 A1 [0003]
DE 10346280 A1 [0003]
DE 19853636 A1 [0003]
DE 102010036949 A1 [0003]
DE 102010033851 A1 [0003]

Claims

Fahrzeugachse (2) für ein Kraftfahrzeug (1), mit zumindest einem Radträger (9), der aus einem Kunststoff oder einem faserverstärkten Kunststoff besteht und einen Achszapfen (8) aus Metall zur drehbaren Lagerung eines Rades (3) des Kraftfahrzeugs (1) aufweist.
Fahrzeugachse (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung des Achszapfens (8) aus Metall im Bereich einer Anbindungsstelle (16a) des Radträgers (9) derart bewirkt ist, dass der Achszapfen (8) entweder in eine vorbereitete Durchbrechung (17) des Radträgers (9) eingepresst oder während der Herstellung des Radträgers (9) aus Kunststoff oder faserverstärktem Kunststoff nach einem Kunststoff-Gießverfahren, insbesondere Kunststoff-Spritzgießverfahren, in denselben eingegossen ist.
Fahrzeugachse (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Radträger (9) neben der für den Achszapfen (8) vorgesehenen Anbindungsstelle (16a) eine oder mehrere weitere Anbindungsstellen (16b–f, h) für einen zwei Längslenker (6) verbindenden Querträger (7), für einen Bremssattel (13b) einer Scheibenbremsvorrichtung (13), für ein radseitig am Radträger (9) angeordnetes Bremsabdeckblech (12) zum Abschirmen des Radträgers (9) gegen von der Scheibenbremsvorrichtung (13) erzeugte Wärme und/oder für ein am Radträger (9) angeordnetes Verstärkungsblech (14) aufweist.
Fahrzeugachse (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Anbindungsstellen (16b–f) durch eine Aufnahmehülse (21) in Form einer Durchsteck- oder Gewindehülse aus Metall zur Aufnahme eines mechanischen Befestigungselementes (22) gebildet ist, die entweder in eine vorbereitete Durchbrechung des Radträgers (9) eingepresst oder während der Herstellung des Radträgers (9) aus Kunststoff nach einem Kunststoff-Gießverfahren, insbesondere Kunststoff-Spritzgießverfahren, in denselben eingegossen ist.
Fahrzeugachse (2) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Anbindungsstellen (16b–f) des Radträgers (9) koaxial gegenüberliegend angeordnet sind.
Fahrzeugachse (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsabdeckblech (12) axial beabstandet zum Radträger (9) an demselben befestigt ist.
Fahrzeugachse (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsabdeckblech (12) mit einem Kragen (23) auf einem radseitigen Bund (20) des Achszapfens (8) aufgepresst ist.
Fahrzeugachse (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindungsstelle (16h) des Radträgers (9) für den Querträger (7) durch eine an der dem Rad (3) abgewandten Seite des Radträgers (9) angeordnete, einstückig mit dem Radträger (9) ausgebildete Steckhülse (31) zur Aufnahme eines freien Endes des Querträgers (7) gebildet ist.
Fahrzeugachse (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (7) innerhalb der Steckhülse (31) kraft-, form- und/oder stoffschlüssig festgelegt ist.
Kraftfahrzeug (1) mit einer Fahrzeugachse (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.