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Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung mit einem Verbindungsflansch, zur Verbindung beispielsweise eines Radführungsgelenks mit einem Anschlussbauteil, z.B. mit einem Radführungslenker, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Eine deartige Verbindungsanordnung ist aus der
JP 2006 321 462 A bekannt. Hierbei sind mehrere Rastelemente als Stege ausgebildet, die in korrespondierend ausgebildete Nuten zum Realisieren eines Formschlusses eingreifen. Die Ausbildung von mehreren Stegen bzw. Nuten ermöglicht hierbei unterschiedliche Positionierungen oder Ausrichtungen des Verbindungsflansches in Bezug zum Anschlussbauteil.
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Die Verbindung beispielsweise zwischen einem Radführungsgelenk und einem Querlenker, wobei das Radführungsgelenk einen Verbindungsflansch zur Verbindung mit dem Querlenker aufweist, muss üblicherweise hohe Kräfte übertragen. Die zu übertragenden Kräfte treten dabei sowohl in Längsrichtung des Verbindungselements (üblicherweise Niet oder Schraube) und somit lotrecht zu den Anlageflächen am Verbindungsflansch und am Querlenker auf, als auch quer zum Verbindungselement. Dabei stellt insbesondere die Übertragung der quer zum Verbindungselement - und damit parallel zu den Anlageflächen an Verbindungsflansch bzw. Querlenker - auftretenden Kräfte hohe Anforderungen an die Verbindung zwischen Radführungsgelenk und Querlenker.
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Aus der
DE 10 2009 034 782 A1 ist eine Befestigungsanordnung zur Verbindung eines Radführungsgelenks mit einer Lenkeranordnung bekannt, bei der Schrauben mit Verzahnung oder Rändelung verwendet werden, um Formschluss und Kraftschluss zwischen dem Verbindungsflansch des Radführungsgelenks und der zugehörigen Anlagefläche am Radführungslenker zu verbessern. Die Rändelung durchgreift dabei sowohl die Bohrung im Flansch des Radführungsgelenks als auch die zugehörige Bohrung der Anlagefläche am Radführungslenker.
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Durch die Verwendung von gerändelten Schrauben wird zwar der Sitz der Schrauben in den Bohrungen von Gelenkflansch und Radführungslenker verbessert. Die in Schraubenquerrichtung übertragbaren Kräfte zwischen Gelenkflansch und Radführungslenker werden hierdurch jedoch nur geringfügig erhöht, da die Querkräfte bei einer Schraubverbindung nach wie vor hauptsächlich mittels Lochleibung übertragen werden, also mittels Kraftschluss anhand der Reibungskräfte zwischen den aneinandergepressten Oberflächen von Gelenkflansch und Radführungslenker.
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Mit diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbindungsanordnung zur Verbindung insbesondere zwischen Radführungsgelenken mit Verbindungsflansch und den jeweiligen Anschlussbauteilen, beispielsweise Radführungslenkern, zu schaffen, die im Vergleich zum Stand der Technik die Übertragung erheblich höherer Kräfte, insbesondere parallel zu den Anlageflächen des Verbindungsflanschs und des Anschlussbauteils ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Verbindungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Verbindungsanordnung eignet sich zur Verbindung insbesondere eines Radführungsgelenks mit einem Anschlussbauteil, beispielsweise mit einem Radführungslenker, und umfasst hierzu einen Verbindungsflansch. Die Verbindung erfolgt mittels zumindest eines den Verbindungsflansch und das Anschlussbauteil jeweils in einer Ausnehmung durchgreifenden Verbindungselements, beispielsweise mittels zumindest eines Niets oder zumindest einer Schraube. Dabei weist der Verbindungsflansch eine Anlagefläche auf, die an einer Befestigungsfläche des Anschlussbauteils, beispielsweise des Radführungslenkers, zur Anlage gebracht werden kann.
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Die Verbindungsanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass die Anlagefläche des Verbindungsflanschs (der beispielsweise am Gehäuse eines Radführungsgelenks angeordnet ist) zumindest ein erhabenes Rastelement aufweist. Das Rastelement lässt sich mit zumindest einer an der Befestigungsfläche des Anschlussbauteils angeordneten Rastvertiefung formschlüssig in Eingriff bringen, wobei die Rastvertiefung des Anschlussbauteils formkorrespondierend zum Rastelement des Verbindungsflanschs ausgebildet ist.
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Auf diese Weise ergibt sich eine - im Unterschied zum Stand der Technik - nicht nur kraftschlüssige, sondern zusätzlich formschlüssige Verbindung zwischen dem kugelgelenkseitigen Verbindungsflansch und der beispielsweise an einem Radführungslenker angeordneten Anlagefläche, indem das erhabene Rastelement des Verbindungsflanschs in die zugehörige Rastvertiefung am Anschlussbauteil eingreift.
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Dies bedeutet am Beispiel der Verbindung eines Kugelgelenks mit einem Radführungslenker, dass insbesondere quer zum Verbindungselement, also zur Schraube bzw. zum Niet, zwischen dem kugelgelenkseitigen Verbindungsflansch und der lenkerseitigen Befestigungsfläche wirkende Kräfte nicht mehr primär über Haftreibung bzw. Lochleibungskräfte übertragen werden müssen, wozu beim Stand der Technik dauerhaft sehr hohe Axialkräfte durch das Verbindungselement sichergestellt werden müssen. Vielmehr können die Querkräfte zwischen Kugelgelenk und Anschlussbauteil dank der Erfindung direkt mittels Formschluss übertragen werden. Dies führt entweder zu höheren übertragbaren Querkräften zwischen Kugelgelenk und Radführungslenker, oder es können entsprechend schwächer ausgelegte (und damit Masse und Bauraum einsparende) Schrauben bzw. Niete zur Verbindung des Kugelgelenks mit dem Radführungslenker verwendet werden.
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Die Erfindung wird unabhängig davon verwirklicht, wie die zumindest eine Rastvertiefung in der Befestigungsfläche des Anschlussbauteils bzw. Radführungslenkers erzeugt ist. Beispielsweise kann die Rastvertiefung bereits bei der Herstellung des Anschlussbauteils oder Radführungslenkers durch geeignete Maßnahmen oder Werkzeuge im Bereich der Befestigungsfläche erzeugt werden. Denkbar ist es auch, umgekehrt das zumindest eine erhabene Rastelement an der Befestigungsfläche des Anschlussbauteils, und die zugehörige Rastvertiefung in der Anlagefläche des Verbindungsflanschs anzuordnen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das am Verbindungsflansch angeordnete Rastelement jedoch zur plastischen Umformung der Befestigungsfläche des Anschlussbauteils eingerichtet. Dies erfolgt (bei der Montage von Verbindungsflansch und Anschlussbauteil, also beispielsweise von Kugelgelenk und Radführungslenker) dergestalt, dass die Rastvertiefung in der Befestigungsfläche des Anschlussbauteils durch plastisches Eindringen des Rastelements in die Befestigungsfläche erzeugt wird. Unter Eindringen ist die plastische Verformung zu verstehen, die entsteht, wenn das oder die erhabene(n) Rastelement(e) des Verbindungsflansches während der Montage mit dem Anschlussbauteil in Kontakt kommt bzw. kommen und die Bauteile bis zur endgültigen Fixierung aufeinander zubewegt werden. Durch Eindringen des oder der Rastelemente findet in dem Anschlussbauteil eine Umformung statt. Hierzu ist lediglich sicherzustellen, dass das erhabene Rastelement eine größere Härte aufweist als der Werkstoff des Anschlussbauteils im Bereich dessen Befestigungsfläche. Auf diese Weise ergibt sich eine einfache und damit kostengünstige Möglichkeit der Erzeugung der Rastvertiefung in der Befestigungsfläche des Anschlussbauteils, wobei die Rastvertiefung bei der Montage automatisch an der richtigen Position erzeugt wird.
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Die Erfindung wird unabhängig von der Form des Rastelements (und damit auch der Form der Rastvertiefung) verwirklicht, solange Rastelement und Rastvertiefung zueinander formkorrespondierend ausgebildet sind, also zum gegenseitigen formschlüssigen Eingriff geeignet sind. So sind beispielsweise kegelförmige oder pyramidenförmige Rastelemente am Verbindungsflansch und dementsprechend formkorrespondierende Rastvertiefungen am Anschlussbauteil denkbar.
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Erfindungsgemäß weist das zumindest eine erhabene Rastelement jedoch eine Noppenform auf. Vorzugsweise ist das noppenförmig erhabene Rastelement dabei von einer grabenförmigen Einprägung umgeben. Ein noppenförmiges Rastelement lässt sich mit geringem Aufwand beispielsweise durch Prägen erzeugen. Dies gilt insbesondere dann, wenn das noppenförmige Rastelement mit einer grabenförmigen Einprägung umgeben ist, da das zur Erzeugung des Rastelements erforderliche Material beim Prägen in diesem Fall durch Fließen aus der grabenförmigen Einprägung bereitgestellt werden kann. Dies bedeutet, dass das noppenförmige Rastelement mit geringem Kraftaufwand und ohne zusätzlichen Materialbedarf kostengünstig dargestellt werden kann.
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Eine weitere und zu der Erfindung alternative Ausführung sieht vor, dass das zumindest eine erhabene Rastelement als Wall ausgebildet ist. Der Wall ist dabei auf der Anlagefläche des Verbindungsflanschs angeordnet und umgibt die Ausnehmung (für Schraube bzw. Niet) ringförmig. Vorzugsweise besitzt der ringförmige Wall dabei im Querschnitt gerade, konvexe oder konkave Flanken, wobei die Flanken in einer Schneide auslaufen. Ein derartig wallförmig ausgebildetes Rastelement sorgt für einen großflächig verteilten Kraftangriff beim formschlüssigen Eingriff mit der zugehörigen (beispielsweise am Radführungslenker angeordneten) Rastvertiefung.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand lediglich Ausführungsbeispiele darstellender Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
- 1: ein Ende eines Radführungslenkers mit einer Ausführungsform einer Verbindungsanordnung in isometrischer Darstellung;
- 2: einen Verbindungsflansch der Verbindungsanordnung gemäß 1;
- 3: den Verbindungsflansch gemäß 2 in Schnittdarstellung;
- 4: in vergrößerter Ausschnittdarstellung den Schnitt durch den Verbindungsflansch gemäß 2 und 3; und
- 5: in einer 2 entsprechenden Darstellung einen Verbindungsflansch gemäß einer weiteren Ausführungsform der Verbindungsanordnung.
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1 zeigt das radseitige Ende eines Querlenkers 1 für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs. Der Querlenker 1 ist unmittelbar vor der Montage eines Kugelgelenks 2 dargestellt. Das Kugelgelenk 2 weist einen an das Gelenkgehäuse 3 angeformten Verbindungsflansch 4 auf, der mittels dreier Schraubenbolzen 5 zur Verbindung mit dem Querlenker 1 vorgesehen ist.
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Um dabei insbesondere hohe Querkräfte (in Fahrzeugquerrichtung und/oder in Fahrzeuglängsrichtung) übertragen zu können, ohne die Verschraubung 5 zwischen dem Verbindungsflansch 4 und dem Querlenker 1 unnötig groß dimensionieren zu müssen, weisen die Anlageflächen 6 des Verbindungsflanschs 4, mit welchen der Verbindungsflansch 4 an der korrespondierenden Befestigungsfläche des Querlenkers 1 zur Anlage kommt, jeweils im Bereich der Verschraubungen 5 erhabene Rastelemente 7 auf.
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Vergrößert ist dies in den 2 bis 4 bzw. (gemäß einer weiteren Ausführungsform) in 5 dargestellt. Die 2 bis 5 zeigen jeweils einen Teilbereich des am Gehäuse des Kugelgelenks angeordneten Verbindungsflanschs 4 gemäß 1. Der Verbindungsflansch 4 weist eine Anlagefläche 6 auf, die bei der Verschraubung mit der Befestigungsfläche des Querlenkers (vgl. 1) an der Querlenker-Befestigungsfläche zur Anlage kommt.
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Wie in 2 sowie in den vergrößerten Schnittdarstellungen gemäß 3 und 4 erkennbar, sind in den Bereichen der Anlageflächen 6 des Verbindungsflanschs 4 jeweils eine Anzahl von erhabenen Rastelementen 7 angeordnet. Die Rastelemente 7 können somit beim Verschrauben des Kugelgelenk-Verbindungsflanschs 4 mit dem Querlenker 1 in die Anlagefläche am Querlenker 1 eindringen und dort durch plastische Verformung der Anlagefläche des Querlenkers 1 entsprechend formkorrespondierende Rastvertiefungen erzeugen.
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Demzufolge wird somit - zusätzlich zum Kraftschluss durch Haftreibung - eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Verbindungsflansch 4 des Kugelgelenks 2 und der Befestigungsfläche des Querlenkers 1 erzeugt. Auf diese Weise kann die Kraftübertragung zwischen Kugelgelenk-Verbindungsflansch 4 und Querlenker 1 insbesondere in Fahrzeuglängsrichtung und/oder in Fahrzeugquerrichtung vorwiegend mittels Formschluss erfolgen, wodurch die Anforderungen an die von der Verschraubung 5 aufzubringende Vorspannung reduziert werden können. Die Verschraubung 5 gemäß 1 kann somit entweder (bei gleicher Dimensionierung) erheblich höhere Querkräfte zwischen dem Kugelgelenk 2 und dem Querlenker 1 übertragen, oder (bei gleicher Querkraftübertragung) wahlweise kleiner und damit leichter dimensioniert werden.
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Insbesondere aus 4 geht dabei hervor, dass die Rastelemente 7 bei dieser Ausführungsform eine Noppenform aufweisen und von einer grabenförmigen Einprägung 8 umgeben sind. Auf diese Weise wird die Erzeugung der Rastelemente 7 - insbesondere durch Prägen - erleichtert, da somit beim Prägen Materialfluss lediglich örtlich begrenzt stattfindet, indem das Material an der Oberfläche 6 des Verbindungsflanschs 4 aus der grabenförmigen Einprägung 8 nach radial innen verdrängt wird und damit die noppenförmigen Rastelemente 7 ausformt. Die noppenförmigen Rastelemente 7 können somit mit überschaubarem Kraft- und Werkzeugaufwand und damit kostengünstig erzeugt werden.
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5 zeigt einen Ausschnitt aus einem Verbindungsflansch 4 eines Radführungsgelenks 2 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Verbindungsanordnung. Bei dieser Ausführungsform ist das erhabene Rastelement als auf der Anlagefläche 6 des Verbindungsflanschs 4 angeordneter, ringförmiger Wall 9 ausgebildet. Der ringförmige Wall 9 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel im Querschnitt konkav ausgeformte Flanken 10 auf, die in einer - zeichnungsbezogen nach oben gerichteten - kreisförmigen Schneide auslaufen. Die Flanken 10 können im Querschnitt jedoch auch gerade oder konvex ausgebildet sein, wodurch sich entsprechend ein trapezförmiger Querschnitt oder eine ballige Flankenform für den ringförmigen Wall 9 ergibt. Insbesondere durch den Auslauf in einer Schneide kann der ringförmige Wall 9 beim Verschrauben des Kugelgelenk-Verbindungsflanschs 4 mit der Anlagefläche des Querlenkers 1 (vgl. 1) mit verhältnismäßig geringem Kraftaufwand plastisch in die Anlagefläche des Querlenkers 1 eindringen, wodurch wiederum der gewünschte Formschluss zwischen dem Kugelgelenk-Verbindungsflansch 4 und dem Querlenker 1 erzeugt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anschlussbauteil, Querlenker
- 2
- Radführungsgelenk, Kugelgelenk
- 3
- Gelenkgehäuse
- 4
- Verbindungsflansch
- 5
- Verbindungselement, Schraubenbolzen
- 6
- Anlagefläche
- 7
- Rastelement
- 8
- grabenförmige Einprägung
- 9
- ringförmiger Wall
- 10
- konkave Flanke
