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Die Erfindung betrifft eine Federbeinaufnahme für eine Fahrzeugkarosserie gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine korrespondierende Fahrzeugkarosserie gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.
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Bei üblichen Serienfertigungen von Fahrzeugen wird das gesamte Fahrwerk vormontiert und von unten her in die Karosserie eingefügt und verschraubt. Ein Fahrwerk umfasst hierbei mindestens zwei Federbeine, wobei die Federbeine des Fahrwerks jeweils einen Lagerbock aufweisen, welcher üblicherweise als Gussteil ausgeführt ist. An dem Lagerbock des Federbeins werden üblicherweise zum Fahrwerk gehörende Elemente wie beispielsweise Dämpfer und/oder Federelemente und/oder Querlenker vormontiert.
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Üblicherweise sind an der Karosserie im Bereich der Federbeinaufnahme Trägerprofile vorgesehen, mit welchen der Federbeintopf verbunden ist. Der Verbindungsbereich zwischen dem Trägerprofil und dem Federbeintopf kann hierbei über eine Schweißnaht oder eine andere geeignete Verbindungstechnik realisiert werden. Insbesondere die Schweißnaht bzw. der Verbindungsbereich zwischen einem Fahrzeugträger bzw. dem Trägerprofil und dem Federbeintopf ist hohen Belastungen ausgesetzt, so dass sich die Verbindung bei großen Kräften lösen kann. Von dem Federbein werden Kräfte insbesondere Stoßkräfte auf das Trägerprofil und/oder auf den Federbeintopf übertragen. Übersteigen die übertragenen Kräfte einen bestimmten Wert können zusätzlich zum Lösen der Verbindung, der Federbeintopf und/oder das Trägerprofil beschädigt werden. Ein Austausch des beschädigten Trägerprofils und/oder des Federbeintopfs ist hierbei kompliziert, da beispielsweise weitere Verbindungen zu weiteren Elementen gelöst werden müssen.
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Als Trägerprofile sind Blechkonstruktionen und/oder Hohlträger und/oder Gussteile möglich. Der Federbeintopf kann hierbei ebenfalls als Gussteil ausgebildet werden. Das Federbein wird üblicherweise im Federbeintopf angeordnet und mit dem Federbeintopf verschraubt. Des Weiteren können Teile der die Fahrzeugkarosserie aus einem Leichtmetall, wie beispielsweise Aluminium hergestellt werden. Ein üblicherweise als Gussteil ausgeführter Federbeintopf wird im Bereich einer komplexen Knotenstruktur angeordnet.
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Die Knotenstruktur kann beispielsweise zwischen einem Scheibenquerträger, einer A-Säule, einer Dämpferabstützung und einem Dachrahmen erzeugt werden.
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Aus der
WO 92/11143 ist eine Federbeinaufnahme für eine Fahrzeugkarossiere bekannt, welche ein Federbein und mindestens ein karosserieseitig angeordnetes Tragteil und/oder Trägerprofil umfasst. Mindestens zwei Tragteile bildet eine Begrenzung für das Federbein aus, wobei die Begrenzung einen Federbeintopf ersetzt.
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Aus der
DE 10 2009 058 ist ein Fahrzeug mit einem Vorderbau bekannt, wobei der Vorderbau an einer Fahrgastzelle befestigt ist. Ein Federbeintopf zur Aufnahme eines Federbeins ist jeweils mit einem karosserieseitigen Stützträger der Fahrgastzelle verbunden.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Federbeinaufnahme für eine Fahrzeugkarosserie sowie eine korrespondierende Fahrzeugkarosserie zu schaffen, welche Elemente der Fahrzeugkarosserie insbesondere im Bereich der Federbeinaufnahme vor Beschädigungen schützen, wie beispielsweise ein Trägerprofil und/oder einen Federbeintopf und/oder korrespondierende Verbindungsbereiche. Solche Beschädigungen treten insbesondre dann auf, wenn das Federbein Kräfte auf Elemente der Fahrzeugkarosserie im Bereich der Federbeinaufnahme überträgt. Des Weiteren soll ein beschädigtes Element einfach und kostengünstig austauschbar sein.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch Bereitstellung einer Federbeinaufnahme für eine Fahrzeugkarosserie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine korrespondierende Fahrzeugkarosserie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Federbeinaufnahme für eine Fahrzeugkarosserie und eine korrespondierende Fahrzeugkarosserie zu schaffen, welche Elemente der Fahrzeugkarosserie insbesondere im Bereich der Federbeinaufnahme vor Beschädigungen schützen, ist ein als Opferteil ausgeführtes Zusatzbauelement mit einem Trägerprofil verbunden und im Wesentlichen L-förmig ausgeführt. Hierbei nimmt ein erster Schenkel des Zusatzbauelementes das Federbein auf und wird über eine horizontale Auflagefläche mit einem Federbeintopf verbunden. In vorteilhafter Weise wird das Federbein nicht direkt mit dem Federbeintopf verbunden, so dass die wirkenden vom Federbein übertragenen Kräfte auf das einstückig ausgeführte Zusatzbauelement wirken, so dass anstelle des Federbeintopfs und/oder des Trägerprofils und/oder eines Verbindungsbereichs das Zusatzbauelement beschädigt wird. Solche Beschädigungen können insbesondere dann auftreten, wenn das Federbein während der Fahrt Kräfte auf Elemente der Fahrzeugkarosserie im Bereich der Federbeinaufnahme überträgt. Das Zusatzbauelement kann in vorteilhafter Weise einfach und kostengünstig ausgetauscht werden, da es lediglich mit dem Trägerprofil, mit dem Federbeintopf und mit dem Federbein verbunden ist. Des Weiteren kann das Zusatzbauelement eine einfache und unkomplizierte Form aufweisen, welche in vorteilhafter Weise kostengünstig hergestellt werden kann. Des Weiteren kann das Zusatzbauelement in vorteilhafter Weise einstückig ausgeführt werden, so dass auf eine anfällige Verbindungstechnik, wie beispielsweise auf eine Schweißnaht, in dem hochbelasteten Bereich einer Federbeinbefestigung verzichtet werden kann. Des Weiteren kann die Schweißnaht zwischen dem Trägerprofil und dem Federbeintopf, welche im Vergleich zu einem homogenen Werkstoff des Zusatzbauelements eine deutlich reduzierte Festigkeit aufweist, durch das einstückig ausgeführte Zusatzbauelement in vorteilhafter Weise entlastet werden. Des Weiteren kann die horizontale Auflagefläche des Trägerprofils den Federbeintopf in vorteilhafter Weise in vertikaler Richtung abstützen und dadurch zusätzliche Stabilität bieten. Dadurch, dass das Zusatzbauelement einfach ersetzt werden kann und Beschädigungen an weiteren Karosserieelementen vermieden werden können, lassen sich in vorteilhafter Weise teure Karosseriereparaturen vermeiden.
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Die Federbeinaufnahme und die Karossiere können durch das einstückig und L-förmig ausgeführte Zusatzbauelement Kräfte besser weiterleiten, welche beispielsweise bei einer Fahrt durch ein Schlagloch entstehen, so dass die Verbindung zwischen Federbein und Karosserie erhalten bleibt und nicht reißt. Durch den gezielten Einsatz des einstückigen Zusatzbauelements mit einem homogenen Material im Bereich der maximalen mechanischen Belastung kann in vorteilhafter Weise die Federbeinaufnahme und die korrespondierende Fahrzeugkarossiere in Fahrzeugen verwendet werden, welche eine flache Frontscheibe aufweisen, da in solchen Fahrzeugen auf großflächige Strukturgussteile verzichtet werden muss, welche Bauraum für Aussteifungsmaßnahmen bieten. Des Weiteren kann durch das erfindungsgemäße einstückige Zusatzbauelement in vorteilhafter Weise auf spannungsreduzierende Bauteile, wie ein so genanntes Dopplerblech verzichtet werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Federbeinaufnahme kann ein zweiter Schenkel des Zusatzbauelements im Wesentlichen parallel zum Trägerprofil verlaufen. In vorteilhafter Weise können positive metallurgische Eigenschaften des Trägerprofils gezielt eingesetzt werden, um den Federbeintopf in vertikaler Richtung abzustützen und um die mechanische Verbindung zwischen dem Federbeintopf und dem Trägerprofil zu entlasten, wobei die Verbindung vorzugsweise als Schweißverbindung ausgeführt wird. Des Weiteren kann in vorteilhafter Weise eine gewünschte Wandstärkenverteilung erzielt werden. Des Weiteren kann bei einem parallelen Verlauf eine Anbindung und/oder eine Trennung zwischen dem Trägerprofil und dem Zusatzbauelement erleichtert werden. Des Weiteren können Kräfte bei einem parallelen Verlauf großflächig von dem Zusatzbauelement auf das Trägerprofil übertragen werden. In vorteilhafter Weise kann durch die großflächige Übertragung der wirkenden Kräfte die Beschädigung des Trägerprofils verhindert werden, da die Kräfte nicht auf einen kleinen Bereich wirken.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Federbeinaufnahme kann der zweite Schenkel über mindestens ein Verbindungselement mit dem Trägerprofil verbunden werden. In vorteilhafter Weise kann eine Vielzahl von mechanischen Verbindungen mit einer Vielzahl von Verbindungselementen umgesetzt werden. Beispielsweise können das Trägerprofil und der zweite Schenkel des Zusatzbauelements kraftschlüssig miteinander verschraubt oder vernietet werden. Des Weiteren besteht die Möglichkeit eine Steckverbindung umzusetzen, wobei das Trägerprofil teilweise als Hohlkörper ausgeführt werden kann, in welchen der zweite Schenkel des Zusatzbauteils eingeführt und formschlüssig mit dem Trägerprofil verbunden werden kann. Hierbei kann der zweite Schenkel des Zusatzbauteils eine Aussparung bzw. einen Schlitz aufweisen, über welche der zweite Schenkel des Zusatzbauteils auf eine Wandung des Trägerprofils aufgesteckt werden kann. Die beispielsweise als Schrauben und/oder Hülsen und/oder Nieten ausgeführten Verbindungselemente können im Trägerprofil integriert werden. Auf diese Weise können die Anbindungspunkte und die Verbindungselemente unterschiedlich ausgeführte Zusatzbauelemente mit dem Trägerprofil verbinden. Des Weiteren können in vorteilhafter Weise Rohbautoleranzen im Bereich der Federbeinaufnahme geringer ausfallen, da eine nachträgliche Bearbeitung der Schraubpunkte möglich ist.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Federbeinaufnahme können der erste Schenkel und der zweite Schenkel im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Federbeinaufnahme kann das Zusatzbauelement zumindest im Bereich der Auflagefläche und/oder im Bereich des mindestens einen Verbindungselements duktile Materialeigenschaften aufweisen. Beispielsweise kann das Zusatzbauelement als Schmiedeteil und/oder als Aluminiumprofil und/oder duktiles Stahlprofil ausgeführt werden. In vorteilhafter Weise verformt sich eine duktile Auflagefläche und/oder ein duktiler Bereich mit einem Verbindungselement zunächst und bricht nicht sofort bei einer Überlastung durch wirkende Kräfte. Des Weiteren kann durch die Verformung des duktilen Materials eine ruckartige Übertragung der Kräfte auf das Trägerprofil und auf den Federbeintopf vermieden werden. Des Weiteren kann das Zusatzbauelement speziell und zielgerichtet auf seine spezifische Funktion hin und kraftflußoptimiert ausgelegt werden. Hierbei werden Materialien mit einer hohen Festigkeit bei gleichzeitiger Duktilität und geringem Gewicht ausgewählt.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Federbeinaufnahme kann das Trägerprofil im Wesentlichen parallel zum Stoßdämpfer des Federbeins verlaufen. In vorteilhafter Weise können positive metallurgische Eigenschaften des Trägerprofils gezielt eingesetzt werden, um den Federbeintopf in vertikaler Richtung abzustützen. Des Weiteren kann in vorteilhafter Weise eine gewünschte Wandstärkenverteilung erzielt werden. In vorteilhafter Weise kann durch den parallelen Verlauf des Trägerprofils zum Stoßdämpfer ein maximaler Wirkungsgrad für die Abstützung erreicht werden, so dass auf Zusatzteile zur Verstärkung der Federbeinaufnahme verzichtet werden kann.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Federbeinaufnahme für eine Fahrzeugkarosserie mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines Trägerprofils,
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2 eine schematische perspektivische Darstellung des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Federbeinaufnahme aus 1 ohne Federbein,
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3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Trägerprofils mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eins Zusatzbauelements.
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Wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, weist die Fahrzeugkarosserie 1 mehrere Strukturbauteile 4.1, 4.2, 4.3 und eine Federbeinaufnahme 10 auf. Die mindestens eine Federbeinaufnahme 10 umfasst mindestens ein karosserieseitig angeordnetes Trägerprofil 12a. 12b und mindestens ein Federbein 20. Im Bereich der Federbeinaufnahme 10 ist ein Federbeintopf 2 karosserieseitig über eine Schweißverbindung am dem Trägerprofil 12a, 12b befestigt, wobei das Federbein 20 über den Federbeintopf 2 mit der Karosserie 1 verbunden ist.
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Erfindungsgemäß weist die Federbeinaufnahme 10 ein als Opferteil ausgeführtes Zusatzbauelement 14a, 14b auf, welches mit dem Trägerprofil 12a, 12b verbunden und im Wesentlichen L-förmig ausgeführt ist. Hierbei nimmt ein erster Schenkel 14.1 des Zusatzbauelementes 14a, 14b das Federbein 20 auf und ist über eine horizontale Auflagefläche 15 mit dem Federbeintopf 2 verbunden. Der Federbeintopf 2 kann hierbei einen Hohlraum aufweisen, in welchen üblicherweise das Federbein 20 eingesetzt werden kann, wobei anstelle des Federbeins 20 der erste Schenkel 14.1 des Zusatzbauelement 14a, 14b aufgenommen wird. Kräfte, welche beispielsweise bei einer unebenen Fahrbahnoberfläche von den Rädern auf das Federbein 20 und somit auf das Zusatzbauelement 14a, 14b übertragen werden, können großflächig im einstückig ausgeführten Zusatzbauelement 14a, 14b weitergeleitetet werden. Durch die großflächige Kraftübertragung auf das Trägerprofil 12a, 12b und auf den Federbeintopf 2 kann eine Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung dieser Karosserieelemente minimiert werden. Des Weiteren wird eine mechanische Verbindung, wie beispielsweise eine Schweißverbindung, zwischen dem Trägerprofil 12a, 12b und dem Federbeintopf 2 durch das Zusatzbauelement 14a, 14b entlastet. Durch das einstückig ausgeführte Zusatzbauelement 14a, 14b kann auf eine weitere Schweißverbindung im Bereich einer Federbeinbefestigung 16 entfallen. Durch den Entfall der mechanischen Verbindung im Bereich der Federbeinbefestigung 16 ist die Federbeinaufnahme 10 stabiler, da die wirkenden Kräfte nicht auf die Verbindungsstelle, sondern auf einen homogenen Werkstoff des Zusatzbauelement 14a, 14b übertragen werden. Wird das Zusatzbauelement 14a, 14b beschädigt, kann dieses einfach und kostengünstig ersetzt werden.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst das Federbein 20 ein Federelement 22 und einen Stoßdämpfer 24. Das Trägerprofil 12a verläuft im Wesentlichen parallel zum Stoßdämpfer 24 des Federbeins 20 und somit parallel zur wirksamen Dämpfungsrichtung.
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Wie aus 1 bis 3 ersichtlich ist, verläuft ein zweiter Schenkel 14.2 des Zusatzbauelements 14a, 14b im Wesentlichen parallel zum Trägerprofil 12a, 12b und somit parallel zum Stoßdämpfer 24. Der zweite Schenkel 14.2 ist über mindestens ein Verbindungselement 18 mit dem Trägerprofil 12 verbunden.
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Bei dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel des Trägerprofils 12a ist das Verbindungselement 18 als Schraube oder Hülse ausgeführt. Für die Schrauben oder Hülsen sind am Trägerprofil 12a Befestigungsbereiche vorgesehen. Durch die Schrauben kann das Zusatzbauelement 14a einfach ausgetauscht werden. Des Weiteren können unterschiedlich ausgeführte Zusatzbauelemente 14a an den gleichen Befestigungsbereichen des Trägerprofils 12a mit Schrauben fixiert werden.
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Bei dem in 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel des Trägerprofils 12b ist das Verbindungselement 18 als Aussparung und/oder Schlitz im zweite Schenkel 14.2 des Zusatzbauelements 14b ausgeführt, welcher über eine Wandung des Trägerprofils 12b gesteckt ist, so dass sich ein Teil des zweiten Schenkels 14.2 des Zusatzbauteils 14b innerhalb des Trägerprofils 12b und ein Teil des zweiten Schenkels 14.2 des Zusatzbauteils 14b außerhalb am Trägerprofil 12b abstützt, so dass der zweite Schenkel 14.2 des Zusatzbauteils 14b und formschlüssig mit dem Trägerprofil 12b verbunden ist.
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Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, sind der erste Schenkel 14.1 und der zweite Schenkel 14.2 im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet. Der Winkel zwischen dem ersten Schenkel 14.1 und dem zweiten Schenkel 14.2 wird hierbei an den Verlauf des Federbeins 20 oder an den Verlauf des Trägerprofils 12a, 12b angepasst. In den dargestellten Ausführungsbeispielen weist das Zusatzbauelement 14a, 14b eine Federbeinbefestigung 16 auf, welche von dem ersten Schenkel 14.1, dem zweiten Schenkel 14.2 und zwei Verstärkungselementen 16.1 begrenzt wird. Die Verstärkungselemente 16.1 erhöhen durch ihre dreieckige Form die Stabilität des Zusatzbauelement 14a, 14b. Des Weiteren weisen die Verstärkungselemente 16.1 jeweils eine Aussprung 16.2 für ein Befestigungselement, wie beispielsweise eine Schraube, zum Anbinden des Federbeins 20 auf. Das Trägerprofil 12a, 12b ist als Strangpressprofil ausgeführt. Der Federbeintopf 2 ist in den dargestellten Ausführungsbeispielen als Aluminiumgussteil ausgeführt. Es wären aber auch andere geeignete Ausführungsformen aus einem anderen Material vorstellbar. Das Zusatzbauelement 14a 14b weist zumindest im Bereich der Auflagefläche 15 und/oder im Bereich des mindestens einen Verbindungselement 18 duktile Materialeigenschaften auf und ist als Schmiedeteil und/oder als Aluminiumprofil und/oder duktiles Stahlprofil ausgeführt und kraftflußoptimiert ausgelegt.
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Bei der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform ist das Zusatzbauelement 14a als Schmiedeteil ausgeführt, welches eine hohe Festigkeit bei gleichzeitiger Duktilität und geringem Gewicht aufweist.
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Um Kosten zu reduzieren, kann das zweite Ausführungsbeispiel des Zusatzbauelements 14b, wie in 3 dargestellt ist, auch als Stahlkantwinkel ausgeführt werden. Um das Gewicht weiter zu reduzieren ist die Auflagefläche 15 nicht vollflächig sondern lediglich als Umrandung ausgebildet.
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Die in 1 und 2 dargestellten Strukturbauteile 4.1, 4.2, 4.3 können als A-Säule und/oder Dämpferabstützung und/oder Dachrahmen ausgeführt werden, welche im Bereich der Federbeinaufnahme 10 miteinander verbunden werden und eine Knotenstruktur ausbilden.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Federbeinaufnahme 10 besteht darin, dass bei auftretenden Überbelastungen lediglich das Zusatzbauelement 14a, 14b beschädigt wird und nicht die eigentliche Karosseriestruktur mit dem Federbeintopf 2 und dem Trägerprofil 12a, 12b. Dadurch, dass das Zusatzbauelement 14a, 14b über lösbare Verbindungen wie Schraubverbindungen mit dem Federbeintopf 2 und dem Trägerprofil 12a, 12b verbunden ist, kann es bei einer vorliegenden Beschädigung ersetzt werden. Teure Karosseriereparaturen lassen sich damit in vorteilhafter Weise vermeiden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Karosserie
- 2
- Federbeintopf
- 4.1, 4.2, 4.3
- Träger
- 10
- Federbeinaufnahme
- 12a, 12b
- Trägerprofil
- 14a, 14b
- Zusatzbauelement
- 14.1
- erster Zusatzbauelementabschnitt
- 14.2
- zweiter Zusatzbauelementabschnitt
- 15
- Auflagefläche
- 16
- Federbeinbefestigung
- 16.1
- Wandung
- 16.2
- Aussparung
- 18
- Verbindungselement
- 20
- Federbein
- 22
- Federelement
- 24
- Stoßdämpfer
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 92/11143 [0006]
- DE 102009058 [0007]