DE102021201720A1 - Mehrpunktlenker sowie Fahrwerk - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Mehrpunktlenker (1) für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen aus einem faserverstärkten Kunststoff bestehenden Profilabschnitt (2) und zwei einander gegenüberliegend angeordnete Lasteinleitungselemente (3, 21), die durch den Profilabschnitt (2) miteinander verbunden sind, wobei in eine Aufnahmeöffnung (6) eines jeweiligen Lasteinleitungselements (3, 21) ein Lager (32) integriert ist, sowie ein die Lasteinleitungselemente (3, 21) und den Profilabschnitt (2) in Umfangsrichtung umschließendes schlaufenförmiges Element (5) zur Aufnahme von Zugkräften, wobei das schlaufenförmige Element (5) aus einem faserverstärkten Kunststoff besteht, wobei das jeweilige Lasteinleitungselement (3, 21) einen im Wesentlichen quaderförmigen Anschlussabschnitt (11, 23) zur Anbindung an eine ebene Anlagefläche (13) des Profilabschnitts (2) und einen halbkreisförmigen Außenabschnitt (12, 24) zur Ablage und Umlenkung des schlaufenförmigen Elements (5) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Mehrpunktlenker gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Fahrwerk gemäß dem Anspruch 19.
  • Mehrpunktlenker für Fahrwerke von Kraftfahrzeugen, insbesondere von Nutzfahrzeugen, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise können Achsaufhängungen für Starrachsen von Nutzfahrzeug-Fahrgestellen in einer unteren Lenkerebene zwei als Achsstreben ausgebildete Zweipunktlenker zur Führung der Starrachse aufweisen. In einer oberen Lenkerebene können Fahrgestelle von Nutzfahrzeugen einen Dreipunktlenker oder alternativ einen Vierpunktlenker aufweisen. Achsstreben weisen in der Regel zwei endseitige Lagerbereiche auf, welche durch einen geraden Profilabschnitt miteinander verbunden sind. Bei einer Belastung eines geraden Zweipunktlenkers mit einer in seiner Längsrichtung wirkenden Druckkraft besteht die Gefahr eines Versagens durch ein Ausknicken des geraden Profilabschnittes senkrecht zu der Längsrichtung. Mehrpunktlenker werden im Bereich der Nutzkraftfahrzeuge typischerweise aus metallischen Werkstoffen hergestellt. Durch eine zumindest teilweise Substitution der metallischen Variante von Komponenten des Mehrpunktlenkers durch ein Bauteil, welches mithilfe von Faserkunststoffverbunden hergestellt wird, kann eine erhebliche Massenreduzierung erzielt werden. Hierzu weist der Mehrpunktlenker einen aus einem faserverstärkten Kunststoff bestehenden Profilabschnitt und zwei einander gegenüberliegend angeordnete Lasteinleitungselemente, die durch den Profilabschnitt miteinander verbunden sind, auf. In eine Aufnahmeöffnung eines jeweiligen Lasteinleitungselements ist ein Lager integriert, mit welchem der Mehrpunktlenker mit einem Fahrzeugaufbau verbunden ist. Zur Aufnahme von Zugkräften ist ein die Lasteinleitungselemente und den Profilabschnitt in Umfangsrichtung umschließendes schlaufenförmiges Element vorgesehen, welches aus einem faserverstärkten Kunststoff besteht.
  • Ein Mehrpunktlenker der vorstehend genannten Art ist aus der DE 198 54 084 C2 bekannt. Der Profilabschnitt des aus der DE 198 54 084 C2 bekannten Mehrpunktlenkers weist endseitig halbkreisförmige Ausnehmungen auf, welche der Aufnahme von Lasteinleitungselementen mit einem kreisförmigen Querschnitt dienen. Der im Pultrusionsverfahren hergestellte Profilabschnitt muss zur Ausbildung der halbkreisförmigen Ausnehmungen nachbearbeitet werden.
  • Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Mehrpunktlenker der eingangs genannten Art weiterzubilden, der sich durch einen einfacheren Fertigungsprozess auszeichnet.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Mehrpunktlenker ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf jeweils folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein Fahrwerk, bei welchem zumindest ein erfindungsgemäßer Lenker zur Anwendung kommt, ist ferner Gegenstand von Anspruch 19.
  • Gemäß dem Anspruch 1 wird ein Mehrpunktlenker für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, wobei der Mehrpunktlenker einen, insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoff oder einem Metall, bestehenden Profilabschnitt und zwei einander gegenüberliegend angeordnete Lasteinleitungselemente umfasst, wobei die Lasteinleitungselemente durch den Profilabschnitt miteinander verbunden sind, wobei in eine Aufnahmeöffnung eines jeweiligen Lasteinleitungselements ein Lager integriert ist, Weiterhin umfasst der Mehrpunktlenker ein die Lasteinleitungselemente und den Profilabschnitt in Umfangsrichtung umschließendes schlaufenförmiges Element zur Aufnahme von Zugkräften, wobei das schlaufenförmige Element aus einem faserverstärkten Kunststoff besteht. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Lasteinleitungselement einen im Wesentlichen quaderförmigen Anschlussabschnitt zur Anbindung an eine ebene Anlagefläche des Profilabschnitts und einen halbkreisförmigen Außenabschnitt zur Ablage und Umlenkung des schlaufenförmigen Elements aufweist. Der Profilabschnitt weist endseitig jeweils eine zur Längsachse des Profilabschnitts senkrecht verlaufende, ebene Anlagefläche auf. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Anschlussabschnitts des Lasteinleitungselementes und der Anlagefläche des Profilabschnitts entfällt eine Nachbearbeitung des Profilabschnitts, wie sie gemäß dem Stand der Technik erforderlich ist. Dabei wird neben einer Verringerung des zeitlichen Aufwands auch eine Reduzierung des Materialeinsatzes erreicht, da das Ausschneiden der Ausnehmungen aus den gefertigten Profilabschnitten entfällt. Das in das jeweilige Lasteinleitungselement integrierte Lager ist vorzugsweise als Kugelgelenk ausgeführt. Durch die Verwendung eines pultrudierten, aus einem faserverstärkten Duromer bestehenden Profilabschnittes in Kombination mit dem umlaufenden schlaufenförmigen Element können der Zug- und Drucklastfall des Mehrpunktlenkers separat ausgelegt werden, sodass eine Überdimensionierung vermieden werden kann. Hierbei deckt der pultrudierte Profilabschnitt den Drucklastfall ab, während das umlaufende schlaufenförmige Element überwiegend hohe Zugkräfte aufnimmt.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung kann auf den halbkreisförmigen Außenabschnitt des jeweiligen Lasteinleitungselements ein als im Wesentlichen bogenförmige Halbschale ausgeführtes Fixierelement aufgesetzt sein, auf dessen Außenumfang das schlaufenförmige Element aufliegt.
  • Dabei kann das Fixierelement einander gegenüberliegend ausgebildete axiale Stirnflächen aufweisen, die sich abschnittsweise nach innen und nach außen erstreckende Überlappungsabschnitte aufweisen. Die Überlappungsabschnitte der Stirnflächen des Fixierelementes bilden zumindest im Bereich des bogenförmigen Außenabschnitts des jeweiligen Lasteinleitungselements radiale Überlappungsbereiche von schlaufenförmigem Element und Lasteinleitungselement aus. Die jeweilige Erstreckung der axialen Stirnflächen in, bezogen auf die Längsachse der Aufnahmeöffnung, radialer Richtung kann unterschiedlich ausgeführt sein. So kann die radiale Erstreckung nach außen im Wesentlichen der Materialstärke des schlaufenförmigen Elements entsprechen. Dadurch kann ein bündiger Abschluss zwischen der Außenkante der nach außen gerichteten axialen Stirnfläche und der Oberfläche des schlaufenförmigen Elements erreicht werden. Die radiale Erstreckung der axialen Stirnfläche nach innen kann sich zumindest bis zum Rand der Aufnahmeöffnung erstrecken. Vorzugsweise geht die radiale Erstreckung der nach innen gerichteten axialen Stirnfläche abschnittsweise über den Rand der Aufnahmeöffnung hinaus.
  • Vorzugsweise können die axialen Stirnflächen zumindest entlang des halbkreisförmigen Außenabschnitts verlaufen.
  • Bevorzugt kann in der Aufnahmeöffnung des jeweiligen Lasteinleitungselementes eine Lagerschale angeordnet sein. Die Lagerschale dient der Aufnahme eines sphärischen Abschnitts eines Gelenkkörpers eines Kugelgelenkes. Die Lagerschale kann bevorzugt aus einem hartelastischen Kunststoff, insbesondere Polyoxymethylen (POM), bestehen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführung kann die Lagerschale durch beidseitig der Lagerschale in der Aufnahmeöffnung angeordnete Abstandshülsen gehalten sein. Eine axiale Fixierung der zwischen den Abstandshülsen angeordneten Lagerschale kann bevorzugt durch die radiale Erstreckung der nach innen gerichteten axialen Stirnfläche abschnittsweise über den Rand der Aufnahmeöffnung hinaus erreicht werden.
  • Insbesondere kann der Profilabschnitt als ein im Wesentlichen quaderförmiges Hohlprofil mit zumindest einer i Hohlkammer ausgeführt sein.
  • Alternativ kann der Profilabschnitt als ein einen im Wesentlichen ringförmigen oder ellipsoiden Querschnitt aufweisendes Hohlprofil mit zumindest einer Hohlkammer ausgeführt sein.
  • Die unterschiedlichen Querschnitte der Profilabschnitte ermöglichen je nach Lastanforderung unterschiedlich große Lasteinleitungsflächen. Mit zunehmender Anzahl von Hohlkammern in dem Profilabschnitt lässt sich die Lasteinleitungsfläche erhöhen. Bei hohen Knickanforderungen sind Querschnittsflächen mit großen Flächenträgheitsmoment sinnvoll, wobei dadurch je nach verfügbarem Bauraum auch die Bauteilmasse erhöht werden kann.
  • Hierbei kann der quaderförmige Anschlussabschnitt des jeweiligen Lasteinleitungselementes eine zur Längsachse des Profilabschnitts sich achsparallel erstreckende Verzahnung aufweisen. Die Anzahl und die Form der Zähne korrespondiert dabei mit der Form der Hohlkammer bzw. der Hohlkammern, sodass die Verzahnung formschlüssig mit der Hohlkammer bzw. den Hohlkammern in Eingriff bringbar ist. Die abschnittsweise Überlappung zwischen der Verzahnung und der Hohlkammer bzw. den Hohlkammern führt zu einer verbesserten Biegekraftübertragung.
  • Bevorzugt können die Lasteinleitungselemente aus einem metallischen Werkstoff, einem faserverstärkten Thermoplast oder einem faserverstärkten Duromer bestehen. Dabei weist die Verwendung von faserverstärktem Duromer gegenüber einem kurzfaserverstärkten Thermoplast Vorteile auf. Thermolaste weisen eine signifikante Degradation der mechanischen Eigenschaften (Steifigkeit und Festigkeit) in Folge von Feuchtigkeit, die das Material aufnimmt, auf. Zudem kommt es infolge einer Temperaturerhöhung zur Degradation der mechanischen Eigenschaften, die bei der Auslegung des Lasteinleitungselementes berücksichtigt werden muss. Des Weiteren kriecht das thermoplastische Material unter Einwirkung einer dauerhaft wirkenden Last und Temperatur. Aus der Verwendung von faserverstärkten Duromeren ergeben sich nun neue Möglichkeiten, um den Lenker sinnvoll auch unter Berücksichtigung von hohen Lasten und der Einwirkung einer erhöhten Temperatur, Feuchtigkeit und gegenüber einem aus Last und Temperatur resultierenden Kriechverhalten umzusetzen.
  • Auch im Hinblick auf den Profilabschnitt ist die Verwendung von faserverstärktem Duromer bei dessen Herstellung vorteilhaft. Bei der Verwendung eines pultrudierten Profilabschnitts lässt sich dessen Länge variabel anpassen, sodass hier kleine Stückzahlen kosteneffizient hergestellt werden können. Im kontinuierlichen Pultrusionsprozess ist es ohne weiteres möglich Pultrusionsprofile in unterschiedlichen Längen zu trennen, wodurch auf unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich der Länge des Mehrpunktlenkers flexibler reagiert werden kann, als dies bei Profilabschnitten möglich ist, die aus einem faserverstärkten Thermoplast bestehen und mithilfe eines Formwerkzeuges hergestellt werden.
  • Weiter bevorzugt kann das jeweilige Lasteinleitungselement an seinem Außenabschnitt an beiden Außenkanten eine abgeschrägte Fläche aufweisen, welche mit korrespondierenden Schrägen, die innenseitig am halbschalenförmigen Fixierelement ausgebildet sind, formschlüssig anliegen. Hierdurch können Kräfte abgeleitet werden, die im Bereich des jeweiligen Lasteinleitungselements zu einem Ausbeulen in vertikaler Richtung des Lenkers führen können.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführung kann zur Aufnahme der Lagerschale eine hohlzylindrische Kartusche in der jeweiligen Aufnahmeöffnung der Lasteinleitungselemente angeordnet sein, wobei die Kartusche einen radial nach außen gerichteten Vorsprung aufweist, der an einer Unterseite des Lasteinleitungselementes anliegt, einen radial nach innen gerichteten Absatz aufweist, auf dem sich die Lagerschale abstützt, sowie ein das Lasteinleitungselement auf seiner Oberseite axial überragendes Bördelsegment aufweist, welches durch beidseitiges Umbördeln das Lasteinleitungselement und einen die Aufnahmeöffnung einseitig verschließenden Deckel abschnittsweise in radialer Richtung überlappt. Es bildet sich dabei eine doppelte Verrollkante aus, welche den Deckel und das Lasteinleitungselement in radialer Richtung abschnittsweise übergreift. Die Kartusche ermöglicht die Integration des Kugelgelenkes in das Lasteinleitungselement des Lenkers. Hierbei kann das jeweilige Lasteinleitungselement bevorzugt aus einem Metall bestehen und im Strangpressverfahren hergestellt werden, da keine Hinterschneidungen oder einseitige Materialanhäufungen erforderlich sind. Die Kartusche weist eine einfache Bauteilgeometrie auf. Der Innendurchmesser der Kartusche ist im Bereich der Anlagefläche der Lagerschale aufgrund der notwendigen Kontaktpressung des Kugelgelenks in der Lagerschale vorgegeben. Hingegen bedarf es bezüglich des Lasteinleitungselementes keiner mechanischen Nachbearbeitung, um die Aufnahme der Kartusche in das im Strangpressverfahren hergestellte Lasteinleitungselement zu gewährleisten. Das beidseitige Umbördeln des Bördelsegments in, bezogen auf die Längsachse der Kartusche, radialer Richtung nach innen und außen dient dazu, einerseits die Kartusche an das Lasteinleitungselement anzubinden und andererseits den Deckel zu befestigen sowie durch die Fixierung des Deckels die Lagerschale zwischen der Kartusche und dem Lasteinleitungselement einzubinden. Der radiale Überstand des beidseitig umgebördelten Bördelsegments kann in Umfangsrichtung segmentiert ausgeführt sein, d.h. aus zwei oder mehr Teilabschnitten bestehen, die jeweils eine Anlagefläche bilden. Besonders bevorzugt bildet der radiale Überstand des beidseitig umgebördelten Bördelsegments eine in Umfangsrichtung geschlossene Anlagefläche aus.
  • Des Weiteren kann das Lasteinleitungselement aus in einer Aufbaurichtung schichtweise übereinander angeordneten flächigen Zuschnitten eines faserverstärkten Kunststoffhalbzeugs bestehen, die einen Grundkörper des Lasteinleitungselementes bilden, wobei die Zuschnitte des Grundkörpers zumindest zwei unterschiedliche Geometrien mit unterschiedlichen Faservorzugsrichtungen aufweisen. Als faserverstärktes Kunststoffhalbzeug, aus dem die flächigen Zuschnitte bestehen, wird ein langfaserverstärktes Duromer, z.B. SMC (Sheet Molding Compound) und/oder ein endlosfaserverstärktes Duromer (Prepreg) eingesetzt. Vorteilhaft an der Verwendung von SMC oder Prepreg ist, dass das Lasteinleitungselement eine geringere Masse aufweist als ein Lasteinleitungselement aus Metall. Das aus den schichtweise angeordneten Zuschnitten aufgebaute Lasteinleitungselement bietet gegenüber dem durch Strangpressen hergestellten Lasteinleitungselement aus Metall mehr geometrische Freiheitsgrade. Es lassen sich beispielsweise Absätze bzw. Hinterschneidungen im Grundkörper des Lasteinleitungselementes darstellen, die für das Einbringen und Fixieren der Gelenkanordnung oder von Teilen der Gelenkanordnung von Vorteil sind. Die aus SMC und/oder Prepreg als Kunststoffhalbzeug hergestellten Zuschnitte weisen bevorzugt in ihrer duromeren Matrix einen Wirranteil an Verstärkungsfasern und einen Anteil an Verstärkungsfasern mit einer Faservorzugsrichtung auf. Die Zuschnitte weisen zumindest drei unterschiedliche Geometrien und unterschiedliche Faservorzugsrichtungen auf und werden entsprechend ihrer Geometrie in einer jeweiligen Schicht zur Bildung des Grundkörpers angeordnet. Die schichtweise Anordnung der Zuschnitte mit unterschiedlichen Geometrien erfolgt dabei wechselweise symmetrisch oder asymmetrisch in Bezug auf die mit unterschiedlichen Faservorzugsrichtungen anzuordnenden Zuschnitte. Der derart aufgebaute Grundkörper wird bevorzugt durch Nasspressen verarbeitet, wobei der aus dem Kunststoffhalbzeug bestehende Grundkörper in ein beheiztes Werkzeug eingelegt und zusammengepresst wird, was der finalen Formgebung und Aushärtung der polymeren Matrix des Kunststoffhalbzeugs dient. Das erfindungsgemäße Lasteinleitungselement ermöglicht die Substitution einer metallischen Struktur unter Beibehaltung wesentlicher Schnittstellen durch die Ausführung als ein Bauteil aus SMC-Halbzeug oder Prepreg-Halbzeug.
  • Insbesondere kann das Lasteinleitungselement eine im Wesentlichen U-förmige Außenkontur aufweisen, die von zumindest einem aus dem Kunststoffhalbzeug hergestellten streifenförmigen Zuschnitt abschnittsweise umschlossen ist, dessen Faservorzugrichtung senkrecht zur Aufbaurichtung verläuft. Der streifenförmige Zuschnitt liegt an der Außenkontur des Lasteinleitungselementes umfänglich an und verläuft zwischen den Außenkanten des quaderförmigen Anschlussabschnitts um den halbkreisförmigen Außenabschnitt. Der umlaufende streifenförmige Zuschnitt wird dabei als Rechteck mit der langen Seite in Faservorzugsrichtung des Kunststoffhalbzeugs ausgeschnitten. Der streifenförmige Zuschnitt wird vor der Anlage an den Grundkörper um 90° gekippt, so dass die Faservorzugsrichtung in Umfangsrichtung um den Grundkörper des Lasteinleitungselementes verläuft, d.h. senkrecht zur Aufbaurichtung. Der streifenförmige Zuschnitt wird primär bei einer Zugbelastung des Lasteinleitungselementes beansprucht. Der streifenförmige Zuschnitt verstärkt insbesondere den Bereich umlaufend um die Aufnahmeöffnung, in welcher das Lager aufgenommen ist.
  • Bevorzugt kann ein Teil der den Grundkörper bildenden Zuschnitte eine Kontur aufweisen, die dem vollständigen Querschnittsprofil des Lasteinleitungselementes entspricht und ein Teil der Zuschnitte kann eine Kontur aufweisen, welche das Querschnittsprofil des Lasteinleitungselementes anteilig abbildet. Die Zuschnitte, die das Querschnittsprofil des Lasteinleitungselementes anteilig abbilden, sind komplementär zugeschnitten, so dass diese komplementären Zuschnitte in einer Schichtebene nebeneinander angeordnet werden können, um das Querschnittsprofil des Lasteinleitungselementes in der jeweiligen Schichtebene zu vervollständigen.
  • Insbesondere können die dem vollständigen Querschnittsprofil entsprechenden Zuschnitte eine Faservorzugsrichtung aufweisen, die parallel zur Längsachse des Lasteinleitungselements verläuft, während die dem anteiligen Querschnittsprofil entsprechenden Zuschnitte eine Faservorzugsrichtung aufweisen, die zu der Längsachse unter einem Winkel geneigt orientiert ist. Die Längsachse des Lasteinleitungselements bildet die Symmetrieachse der Zuschnitte, die dem vollständigen Querschnittsprofil des Lasteinleitungselementes entsprechen. Zuschnitte mit einer parallel zur Längsachse orientierten Faservorzugsrichtung nehmen durch die Gelenkanordnung eingeleitete Zug- und Druckkräfte auf. Zuschnitte mit einer zur Längsachse unter einem Winkel geneigt orientierten Faservorzugsrichtung nehmen entsprechend Kräfte auf, die durch Kippbewegungen im Bereich der Aufnahmeöffnung in das Lasteinleitungselement eingetragen werden. Durch diese Zuschnitte lassen sich die Kräfte zu mittleren Zähnen der Verzahnung des Lasteinleitungselementes ableiten.
  • Die schichtweise Anordnung der verschiedenen Zuschnitte kann dabei wechselweise mit zumindest einem Zuschnitt mit einer parallel zur Längsachse orientierten Faservorzugsrichtung und zumindest einem Paar komplementärer Zuschnitte mit einer zur Längsachse unter einem Winkel geneigt orientierten Faservorzugsrichtung innerhalb einer Schichtebene erfolgen.
  • Vorzugsweise können die Zuschnitte, deren Faservorzugsrichtung unter einem Winkel zur Längsachse geneigt orientiert ist, innerhalb einer Schichtebene spiegelbildlich angeordnet sein. Dadurch wird eine gleichmäßige Einleitung der Kräfte zu den mittleren Zähnen der Verzahnung erreicht.
  • Weiterhin wird die Aufgabe durch ein Fahrwerk eines Kraft- oder Nutzfahrzeugs mit einem Mehrpunktlenker gelöst, wobei der Mehrpunktlenker nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18 ausgeführt ist. Auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Mehrpunktlenker darf verwiesen werden.
  • Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der nebengeordneten oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Fahrwerks gemäß dem Stand der Technik in Teilansicht;
    • 2 schematisch eine Explosionszeichnung eines Mehrpunktlenkers;
    • 3A schematisch eine Draufsicht auf den Mehrpunktlenker gemäß 2;
    • 3B eine Schnittansicht entlang der Linie A-A gemäß 3A;
    • 4 eine Detailansicht gemäß 3B;
    • 5 schematisch eine Explosionszeichnung eines Mehrpunktlenkers gemäß einer weiteren Ausführungsform;
    • 6 eine perspektivische Ansicht des montierten Mehrpunktlenkers gemäß 5;
    • 7 eine Schnittansicht des Mehrpunktlenkers entlang der Linie A-A gemäß 5;
    • 8 eine schematische Darstellung eines Lasteinleitungselementes mit durch eine Kartusche integriertem Kugelgelenk in einer Teilschnittansicht;
    • 9A schematisch eine Vorderansicht eines Zuschnittes welches dem vollständigen Querschnittsprofil des Lasteinleitungselementes gemäß 5 entspricht; und
    • 9B schematisch eine Vorderansicht zweier komplementärer Zuschnitte, welche das Querschnittsprofil des Lasteinleitungselementes gemäß 5 anteilig abbilden.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrwerks 101 eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, gemäß dem Stand der Technik in Teilansicht. Das Fahrwerk 101 umfasst zwei Längsträger 102, eine lenkbare Achse 103 sowie eine sich in Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckende Lenkstange 104. An der lenkbaren Achse 103 ist ein U-förmiger Wankstabilisator 105 angeordnet. Der Wankstabilisator 105 ist durch jeweils einen endseitig dem Wankstabilisator 105 zugeordneten Zweipunktlenker 107 - von denen in 1 nur einer dargestellt ist - mit dem jeweiligen Längsträger 102 gelenkig verbunden. Der Zweipunktlenker 107 weist endseitig jeweils einen Lasteinleitungsbereich 108 auf, an denen der Zweipunktlenker 107 mit dem Wankstabilisator 105 bzw. dem Längsträger 102 gelenkig verbunden ist. Die an dem Wankstabilisator 105 angeordneten Zweipunktlenker 107 sind hier als sogenannte Koppelstangen ausgeführt. Ebenfalls in Fahrzeuglängsrichtung erstreckend ist ein Blattfederpaket 106 vorgesehen, welches unterhalb des Längsträgers 102 und parallel zu der Lenkstange 104 angeordnet ist. Zwischen dem Blattfederpaket 106 und der Lenkstange 104 erstreckt sich der Zweipunktlenker 107 in vertikaler Richtung. Der quer zur Fahrzeuglängsrichtung verfügbare Bauraum zwischen dem Blattfederpaket 106 und der Lenkstange 104 ist sehr beschränkt. Der aus dem Stand der Technik bekannte Zweipunktlenker 107 ist aus einem metallischen Werkstoff hergestellt, damit der Zweipunktlenker 107 die notwendige Steifigkeit besitzt, um ein Ausknicken oder Ausbeulen eines Verbindungsabschnitts 109 aufgrund der von dem Zweipunktlenker 107 aufzunehmenden Druckkräfte zu verhindern, welche durch die einander gegenüberliegend angeordneten Lasteinleitungsbereiche 108 in den Zweipunktlenker 107 eingeleitet werden.
  • 2 zeigt schematisch eine Explosionszeichnung eines Mehrpunktlenkers 1. Der Mehrpunktlenker 1 umfasst einen insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoff bestehenden Profilabschnitt 2 und zwei einander gegenüberliegend angeordnete Lasteinleitungselemente 3, die durch den Profilabschnitt 2 miteinander verbunden sind. Der Profilabschnitt 2 ist als ein im Wesentlichen quaderförmiges Hohlprofil mit zumindest einer Hohlkammer 9 ausgeführt. Die zumindest eine Hohlkammer 9 weist einen ebenfalls im Wesentlichen quaderförmigen Querschnitt auf.
  • Jedes Lasteinleitungselement 3 weist eine Aufnahmeöffnung 6 auf in die ein - nicht dargestelltes - Lager, hier und vorzugsweise ein Kugelgelenk, integriert ist. Die Lasteinleitungselemente 3 und der Profilabschnitt 2 sind in Umfangsrichtung durch ein schlaufenförmiges Element 5 zur Aufnahme von Zugkräften umschlossen. Das schlaufenförmige Element 5 besteht aus einem faserverstärkten Kunststoff.
  • In die jeweilige Aufnahmeöffnung 6 wird eine Lagerschale 7 eingesetzt. Die Lagerschale 7 ist durch beidseitig der Lagerschale 7 in der Aufnahmeöffnung 6 angeordnete Abstandshülsen 8 gehalten.
  • Das jeweilige Lasteinleitungselement 3 weist einen im Wesentlichen quaderförmigen Anschlussabschnitt 11 zur Anbindung an eine ebene Anlagefläche 13 des Profilabschnitts 2 und einen halbkreisförmigen Außenabschnitt 12 zur Ablage und Umlenkung des schlaufenförmigen Elements 5 auf. Die jeweilige Anlagefläche 13 ist von den axialen Stirnflächen des Profilabschnitts 2 gebildet. Auf den halbkreisförmigen Außenabschnitt 12 des jeweiligen Lasteinleitungselements 3 ist ein als im Wesentlichen bogenförmige Halbschale ausgeführtes Fixierelement 4 aufgesetzt, auf dessen Außenumfang das schlaufenförmige Element 5 aufliegt.
  • An der dem Anlagefläche 13 des Profilabschnitts 2 zugewandten Seite des Anschlussabschnitts 11 des Lasteinleitungselementes 3 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine zumindest zwei Zähne 19, hier beispielsweise drei Zähne 19, aufweisende Verzahnung 10 angeordnet, welche mit zumindest einer korrespondierend ausgeführten Hohlkammer 9, hier drei Hohlkammern 9, nach der Montage formschlüssig in Eingriff stehen. Der Profilabschnitt 2 kann alternativ als ein einen im Wesentlichen ringförmigen oder ellipsoiden Querschnitt aufweisendes Hohlprofil mit zumindest einer Hohlkammer ausgeführt sein. Der Querschnitt der zumindest einen Hohlkammer entspricht dabei zumindest abschnittsweise dem ringförmigen oder ellipsoiden Hohlprofil des Profilabschnitts 2.
  • Das im Wesentlichen als bogenförmige Halbschale ausgeführte Fixierelement 4 besteht vorzugsweise aus Metall. Das Fixierelement 4 weist einander gegenüberliegend ausgebildete axiale Stirnflächen 14 auf, die jeweils sich, bezogen auf eine Längsachse LA der Aufnahmeöffnung 6, abschnittsweise radial nach innen und nach außen erstreckende Überlappungsabschnitte 15, 16 aufweisen.
  • In 3A ist schematisch eine Draufsicht auf den montierten Mehrpunktlenker 1 gemäß 2 dargestellt. Die Darstellung in 3B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A gemäß 3A. 4 zeigt eine Detailansicht eines endseitigen Abschnitts des Mehrpunktlenkers 1 3 gemäß 3B. Durch das Aufschieben der Fixierelemente 4 auf den halbkreisförmigen Außenabschnitt 12 des jeweiligen Lasteinleitungselementes 3 werden die in der Aufnahmeöffnung 6 angeordnete Lagerschale 7 sowie die oberhalb und unterhalb der Lagerschale 7 angeordneten Abstandshülsen 8 mittels des sich abschnittsweise radial nach innen erstreckenden Überlappungsabschnitts 15 der axialen Stirnfläche 14 axial fixiert. Der sich abschnittsweise radial nach außen erstreckende Überlappungsabschnitt 16 der axialen Stirnflächen 14 verhindert ein Abrutschen des schlaufenförmigen Elements 5. Die Breite des sich abschnittsweise radial nach außen erstreckenden Überlappungsabschnitts 16 entspricht zumindest der Materialstärke des schlaufenförmigen Elements 5.
  • Das jeweilige Lasteinleitungselement 3 weist an seinem Außenabschnitt 12 an beiden Außenkanten eine abgeschrägte Fläche 17 auf, welche mit korrespondierenden Schrägen 18, die innenseitig an dem halbschalenförmigen Fixierelement 4 ausgebildet sind, formschlüssig anliegen. Die Anzahl und die Form der Zähne korrespondiert dabei mit der Form der Hohlkammer 9 bzw. der Hohlkammern 9, sodass die Verzahnung 10 formschlüssig mit der Hohlkammer 9 bzw. den Hohlkammern 9 in Eingriff bringbar ist. Die abschnittsweise Überlappung zwischen der Verzahnung 19 und der Hohlkammer 9 bzw. den Hohlkammern 9 führt zu einer verbesserten Biegekraftübertragung.
  • In 5 ist schematisch eine Explosionszeichnung des Mehrpunktlenkers 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Für identische bzw. bau- und funktionsgleiche Bauteile werden die bereits eingeführten Bezugszeichen beibehalten. Der Mehrpunktlenker 1 umfasst den insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoff oder Metall bestehenden Profilabschnitt 2 und zwei einander gegenüberliegend angeordnete Lasteinleitungselemente 21, die durch den Profilabschnitt 2 miteinander verbunden sind. Der Profilabschnitt 2 ist als ein im Wesentlichen quaderförmiges Hohlprofil mit zumindest zwei Hohlkammern 9 ausgeführt. Die Hohlkammern 9 weisen einen ebenfalls quaderförmigen Querschnitt auf. Der Profilabschnitt 2 kann auch aus einem Polymerschaum bestehen.
  • Das jeweilige Lasteinleitungselement 21 weist einen im Wesentlichen quaderförmigen Anschlussabschnitt 23 zur Anbindung an die ebene Anlagefläche 13 des Profilabschnitts 2 und einen halbkreisförmigen Außenabschnitt 24 zur Ablage und Umlenkung des schlaufenförmigen Elements 5 auf. Auf den halbkreisförmigen Außenabschnitt 24 des jeweiligen Lasteinleitungselements 21 ist ein im Wesentlichen U-förmiges Fixierelement 22 aufgesetzt. Das Fixierelement 22 weist zwei zueinander parallele Schenkel 25 auf, die durch einen bogenförmigen Abschnitt 26 miteinander verbunden sind. Auf dem Außenumfang des Fixierelementes 22 liegt das schlaufenförmige Element 5 auf, wie in 6 dargestellt. Im Unterschied zu dem in 2 gezeigten Lasteinleitungselement 3 weist das Lasteinleitungselement 21 an seiner der Anlagefläche 13 des Profilabschnitts 2 zugewandten Fläche des Anschlussabschnitts 23 keine Verzahnung auf. Das Lasteinleitungselement 21 weist an dem quaderförmigen Anschlussabschnitt 23 des jeweiligen Lasteinleitungselementes 21 eine zur Längsachse 20 des Profilabschnitts 2 senkrecht verlaufende, ebene Anlagefläche 27 auf. Das jeweilige Lasteinleitungselement 21 liegt mit seiner ebenen Anlagefläche 27 an der Anlagefläche 13 des Profilabschnitts 2 bündig an.
  • Die Schenkel 25 sowie der bogenförmige Abschnitt 26 des Fixierelements 22 weisen zueinander parallele axiale Stirnflächen 28 die einen sich abschnittsweise nach innen erstreckenden Überlappungsabschnitt 29 sowie einen sich abschnittsweise nach außen erstreckenden Überlappungsabschnitt 30 aufweisen. Den Überlappungsabschnitten 29 und 30 kommt die gleiche Funktion zu wie den Überlappungsabschnitten 15, 16 des Fixierelementes 4. Die, bezogen auf die Längsachse LA der Aufnahmeöffnung 6, radiale Erstreckung der axialen Stirnflächen 28 nach innen kann sich zumindest bis zum Rand der Aufnahmeöffnung 6 erstrecken. Vorzugsweise geht die radiale Erstreckung des nach innen gerichteten Überlappungsabschnitts 29 der axialen Stirnflächen 28 abschnittsweise über den Rand der Aufnahmeöffnung 6 hinaus, wodurch eine Überlappung mit der jeweiligen Abstandshülse 8 entsteht.
  • Die Darstellung in 6 zeigt eine perspektivische Ansicht des montierten Mehrpunktlenkers 1 gemäß 5. Das Fehlen der Verzahnung am Lasteinleitungselement 21 wird bei dieser Ausführungsform durch die Schenkel 25 des Fixierelements 22 kompensiert. Die Schenkel 25 mit ihrem einen sich abschnittsweise nach innen erstreckenden Überlappungsabschnitt 29 erstrecken sich hierzu in Längsrichtung des Profilabschnitts 2 über den quaderförmigen Anschlussabschnitt 23 hinaus. Die Schenkel 25 sowie die sich abschnittsweise nach innen erstreckenden Überlappungsabschnitte 29 stehen formschlüssig mit dem Profilabschnitt 2 in Verbindung. Das Lasteinleitungselement 21 lässt sich aufgrund der einfacheren Geometrie, insbesondere wegen des Fehlens von Hinterschneidungen, im Strangpressverfahren herstellen.
  • 7 zeigt eine Schnittansicht des montierten Mehrpunktlenkers 1 entlang der Linie A-A gemäß 5 mit darin angeordneten Abstandshülsen 8 und der Lagerschale 7. Der jeweilige innere Überlappungsabschnitt 29 erstreckt sich in Längsrichtung des Profilabschnitts 2, sodass durch das jeweilige Fixierelement 22 eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Lasteinleitungselement 21 und dem Profilabschnitt 2 geschaffen wird.
  • 8 zeigt eine schematische Darstellung des aus Metall hergestellten Lasteinleitungselementes 21 mit durch eine Kartusche 31 integriertem Kugelgelenk 32 in einer Teilschnittansicht. Das Kugelgelenk 32 weist die Lagerschale 7 und einen Gelenkkörper 33 mit einem sphärischen Abschnitt 34 und einem zapfenförmigen Abschnitt 35 auf. Mit 36 ist die Längsachse des Gelenkkörpers 33 bezeichnet. Die Lagerschale 7 besteht aus einem hartelastischen Kunststoff, insbesondere Polyoxymethylen (POM). Der Gelenkkörper 33 besteht aus Metall, insbesondere Stahl.
  • Der Gelenkkörper 33 ist an seinem sphärischen Abschnitt 34 von der in der Aufnahmeöffnung 6 des Lasteinleitungselementes 21 angeordneten Lagerschale 7 aufgenommen. Die Aufnahmeöffnung 6 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel oberhalb des sphärischen Abschnitts 34 durch einen Deckel 37 verschlossen. Der Deckel 37 verschließt das Kugelgelenk 32 und schützt es vor Verschmutzungen und eindringende Feuchtigkeit. Zur Aufnahme der Lagerschale 7 und des darin angeordneten Gelenkkörpers 33 ist die hohlzylindrische Kartusche 31 in der Aufnahmeöffnung 6 des Lasteinleitungselementes 3 angeordnet. Die Kartusche 31 ist bezogen auf die Längsachse 36 des Gelenkkörpers 33 rotationssymmetrisch ausgebildet. Die Kartusche 31 ist im Kaltfließverfahren herstellbar. Die Kartusche 31 besteht bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder einem Stahl.
  • Das Lasteinleitungselement 3 weist eine Oberseite 38 und eine Unterseite 39 auf. Als Oberseite 38 ist die Seite des Lasteinleitungselementes 3 bezeichnet, auf welcher der die Aufnahmeöffnung 6 verschließende Deckel 37 angeordnet ist.
  • Die Kartusche 31 weist ein das Lasteinleitungselement 3 auf seiner dem zapfenförmigen Abschnitt 35 des Gelenkkörpers 33 gegenüberliegenden Oberseite 38 axial überragendes Bördelsegment 40 auf. Das Bördelsegment 40 erstreckt sich koaxial zur Längsachse 36 abschnittsweise über die Oberseite 38 des Lasteinleitungselementes 3 in axialer Richtung hinaus. Die Kartusche 31 weist weiterhin einen, ausgehend von der Längsachse 36, radial nach außen gerichteten Vorsprung 41 auf, der mit seiner axialen Stirnfläche an der dem zapfenförmigen Abschnitt 35 zugewandten Unterseite 39 des Lasteinleitungselementes 3 anliegt. Der Vorsprung 41 kann durchgehend, d.h. vollständig umlaufend, oder in Umfangsrichtung segmentiert ausgebildet sein. Mittels des Vorsprungs 41 stützt sich die Kartusche 31 in axialer Richtung, d.h. entlang der Längsachse 36, an der Unterseite 39 des Lasteinleitelements 21 ab. Innenseitig weist die Kartusche 31 einen, ausgehend von der Längsachse 36, radial nach innen gerichteten Absatz 42 auf. Auf dem Absatz 42 stützt sich die in die Kartusche 31 eingesetzte Lagerschale 7 an einer axialen Stirnfläche des Absatzes 42 in axialer Richtung ab.
  • Durch beidseitiges Umbördeln des Bördelsegments 40 werden das Lasteinleitungselement 21 und der Deckel 37 abschnittsweise in radialer Richtung überlappt. Es bildet sich dabei eine doppelte Verrollkante aus, welche den Deckel 37 und das Lasteinleitungselement 21 in radialer Richtung abschnittsweise übergreift. Die Kartusche 31 ermöglicht die Integration des Kugelgelenkes 32 in das Lasteinleitelement 21 des Mehrpunktlenkers 1. Hierdurch kann das jeweilige Lasteinleitungselement 21 im Strangpressverfahren hergestellt werden, da keine Hinterschneidungen oder einseitige Materialanhäufungen erforderlich sind. Die Kartusche 31 weist eine einfache Bauteilgeometrie auf. Der Innendurchmesser der Kartusche 31 ist im Bereich der Anlagefläche der Lagerschale 7 aufgrund der notwendigen Kontaktpressung des sphärischen Abschnitts 34 des Kugelgelenks 32 in der Lagerschale 7 vorgegeben. Hingegen bedarf es bezüglich des Lasteinleitungselementes 21 keiner mechanischen Nachbearbeitung, um die Aufnahme der Kartusche 31 in das im Strangpressverfahren hergestellte Lasteinleitungselement 21 zu gewährleisten. Das beidseitige Umbördeln des Bördelsegments 40 in, bezogen auf die Längsachse 36, radialer Richtung nach innen und außen dient dazu, einerseits die Kartusche 31 an das Lasteinleitungselement 21 anzubinden und andererseits den Deckel 37 zu befestigen sowie durch die Fixierung des Deckels 37 die Lagerschale 7 zwischen der Kartusche 31 und dem Lasteinleitungselement 21 einzubinden.
  • Gemäß der in 8 dargestellten Ausführungsform weist die Kartusche 31 einen umlaufenden schulterförmigen Absatz 43 im Bereich des sphärischen Abschnitts 34 auf. Auf dem schulterförmigen Absatz 43 kann sich der Deckel 37 in axialer Richtung abstützen. Hierzu weist der im Wesentlichen topfförmige Deckel 37 einen Außenrandabschnitt 44 auf, welcher nach dem Einsetzen in die Kartusche 31 auf dem schulterförmigen Absatz 43 zur Auflage kommt. Weiterhin ist unterhalb des Vorsprungs 41 der Kartusche 31 eine umlaufende Aussparung 45 angeordnet, welche der Aufnahme eines - nicht dargestellten - Dichtungsbalges dient. Die Kartusche 31 weist im Bereich des zapfenförmigen Abschnitts 35 des Gelenkkörpers 33 eine kreiszylindrische Innenkontur 46 auf, die in axialer Richtung gerade ausgeführt ist. Alternativ kann die Innenkontur 46 einen kegelstumpfförmigen Verlauf aufweisen. Die kegelstumpfförmige Ausführung der Innenkontur 46 ist mit Blick auf die Außenkontur des zapfenförmigen Abschnitts 35 vorteilhaft, da sich der zapfenförmige Abschnitt 35 des Gelenkkörpers 33 in Längsrichtung der Kartusche 31 gesehen im Wesentlichen linienförmig an die Innenkontur 46 anlegen kann, wodurch etwaige Beschädigungen bzw. Verschleißerscheinungen von Kartusche 31 und/oder Gelenkkörper 33 minimiert werden können, wenn es aufgrund einer Kippbewegung zu einer Berührung zwischen diesen kommt.
  • In 9A ist schematisch eine Vorderansicht eines Zuschnittes 47 dargestellt, welcher dem vollständigen Querschnittsprofil des Lasteinleitungselementes 21 gemäß 5 entspricht. Der flächige Zuschnitt 47 weist eine kreisförmige Ausnehmung 48 auf, die durch Ausstanzen aus einem faserverstärkten Kunststoffhalbzeug erzeugt wird. Die äußeren Konturen des quaderförmigen Anschlussabschnitts 23 und des halbkreisförmigen Außenabschnitts 24 des Zuschnitts 47 sind durch das Zuschneiden ausgebildet worden. Der Zuschnitt 47 ist zur Längsachse 49, welche die Symmetrieachse des Zuschnitts 47 bildet, spiegelsymmetrisch ausgestaltet. Lediglich exemplarisch sind Verstärkungsfasern mit einer definierten Faservorzugsrichtung 50 dargestellt. Die Faservorzugsrichtung 50 der Verstärkungsfasern des Zuschnitts 47 verläuft parallel zur Längsachse 49.
  • In 9B ist schematisch eine Vorderansicht zweier komplementärer Zuschnitte 51, 52 dargestellt, welche das Querschnittsprofil des Lasteinleitungselementes 3 gemäß 5 anteilig abbilden. Vorzugsweise bilden die Zuschnitte 51 und 52 jeweils im Wesentlichen eine Hälfte des Querschnittsprofils des Lasteinleitungselementes 21 ab. Entsprechend weisen die Zuschnitte 51 und 52 jeweils eine halbkreisförmige Ausnehmung 53 auf. Die schichtweise Anordnung der komplementären Zuschnitte 51 und 52 erfolgt in einer gemeinsamen Ebene an der Längsachse 12 gespiegelt. Somit bilden die halbkreisförmigen Ausnehmungen 53 eine geschlossene kreisförmige Ausnehmung 48, die Teil der Aufnahmeöffnung 6 ist. Die komplementären Zuschnitte 51 und 52 weisen eine Faservorzugsrichtung 54 auf, die zu der Längsachse 49 unter einem Winkel α geneigt orientiert ist. Der Winkel α der Faservorzugsrichtung 54 ist ungleich 0°. Hierdurch wird erreicht, dass durch das als Kugelgelenk 32 ausgeführte Lager im Bereich der Aufnahmeöffnung 6 eingeleitete Kräfte nach innen gerichtet eingeleitet werden.
  • Das die Verzahnung 10 aufweisende Lasteinleitelement 3 gemäß 2 lässt sich gleichfalls in vorstehend geschilderter Weise durch schichtweise Anordnung von entsprechend ausgeführten Zuschnitten aus faserverstärktem Kunststoffhalbzeug herstellen.
  • Das aus einem faserverstärkten Kunststoffhalbzeug bestehende Lasteinleitungselement 3 bzw. 21 wird aus den in einer Aufbaurichtung schichtweise übereinander angeordneten flächigen Zuschnitten 47, 51, 52 des Kunststoffhalbzeugs aufgebaut, die einen Grundkörper des Lasteinleitungselementes 3 bzw. 21 bilden. Die Zuschnitte 47, 51, 52 weisen unterschiedliche Geometrien und unterschiedliche Faservorzugsrichtungen 50, 54 auf. Als faserverstärktes Kunststoffhalbzeug, aus dem die flächigen Zuschnitte 47, 51, 52 bestehen, wird ein langfaserverstärktes Duromer, z.B. SMC (Sheet Molding Compound) und/oder ein endlosfaserverstärktes Duromer (Prepreg) eingesetzt. Vorteilhaft an der Verwendung von SMC oder Prepreg ist, dass das Lasteinleitungselement 3 bzw. 21 eine geringere Masse aufweist als ein Lasteinleitungselement aus Metall. Das aus den schichtweise angeordneten Zuschnitten 47, 51, 52 aufgebaute Lasteinleitungselement 3 bzw. 21 bietet gegenüber einem durch Strangpressen hergestellten Lasteinleitungselement aus Metall mehr geometrische Freiheitgrade. Es lassen sich beispielsweise Absätze bzw. Hinterschneidungen im Grundkörper des Lasteinleitungselementes 3 bzw. 21 darstellen, die für das Einbringen und Fixieren der Gelenkanordnung oder von Teilen der Gelenkanordnung, der Anordnung der Fixierelemente und/oder der Ausbildung der Verzahnung 10 von Vorteil sind. Die aus SMC oder Prepreg als Kunststoffhalbzeug hergestellten Zuschnitte 47, 51, 52 weisen in ihrer duromeren Matrix einen Wirranteil an Verstärkungsfasern und einen Anteil an Verstärkungsfasern mit einer Faservorzugsrichtung 50, 54 auf. Die Zuschnitte 47, 51, 52 weisen zumindest drei unterschiedliche Geometrien und unterschiedliche Faservorzugsrichtungen 50, 54 auf und werden entsprechend ihrer Geometrie in einer jeweiligen Schicht zur Bildung des Grundkörpers angeordnet. Die schichtweise Anordnung der Zuschnitte 47, 51, 52 mit unterschiedlichen Geometrien erfolgt dabei wechselweise symmetrisch oder asymmetrisch in Bezug auf die mit unterschiedlichen Faservorzugsrichtungen anzuordnenden Zuschnitte 47, 51, 52. Der auf diese Weise aufgebaute Grundkörper wird bevorzugt durch Nasspressen verarbeitet, wobei der aus dem Kunststoffhalbzeug bestehende Grundkörper in ein beheiztes Werkzeug eingelegt und zusammengepresst wird, was der finalen Formgebung und Aushärtung der polymeren Matrix des Kunststoffhalbzeugs dient. Das auf diese Weise hergestellte Lasteinleitungselement 3, 21 ermöglicht die Substitution einer metallischen Struktur unter Beibehaltung wesentlicher Schnittstellen durch die Ausführung als ein Bauteil aus SMC-Halbzeug oder Prepreg-Halbzeug.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Mehrpunktlenker
    2
    Profilabschnitt
    3
    Lasteinleitungselement
    4
    Fixierelement
    5
    Schlaufenförmiges Element
    6
    Aufnahmeöffnung
    7
    Lagerschale
    8
    Abstandshülse
    9
    Hohlkammer
    10
    Verzahnung
    11
    Quaderförmiger Anschlussabschnitt
    12
    Halbkreisförmiger Außenabschnitt
    13
    Anlagefläche von 2
    14
    Stirnfläche
    15
    Überlappungsabschnitt
    16
    Überlappungsabschnitt
    17
    Fläche
    18
    Schräge
    19
    Zahn von 10
    20
    Längsachse
    21
    Lasteinleitungselement
    22
    Fixierelement
    23
    Quaderförmiger Anschlussabschnitt
    24
    Halbkreisförmiger Außenabschnitt
    25
    Schenkel von 22
    26
    Bogenförmiger Abschnitt von 22
    27
    Anlagefläche von 21
    28
    Stirnfläche
    29
    Überlappungsabschnitt
    30
    Überlappungsabschnitt
    31
    Kartusche
    32
    Kugelgelenk
    33
    Gelenkkörper
    34
    Sphärischer Abschnitt
    35
    zapfenförmiger Abschnitt
    36
    Längsachse
    37
    Deckel
    38
    Oberseite
    39
    Unterseite
    40
    Bördelsegment
    41
    Vorsprung
    42
    Absatz
    43
    Absatz
    44
    Außenrandabschnitt
    45
    Aussparung
    46
    Innenkontur
    47
    Zuschnitt
    48
    Kreisförmige Ausnehmung
    49
    Längsachse
    50
    Faservorzugsrichtung
    51
    Zuschnitt
    52
    Zuschnitt
    53
    Halbkreisförmige Ausnehmung
    54
    Faservorzugsrichtung
    α
    Winkel
    LA
    Längsachse
    101
    Fahrwerk
    102
    Längsträger
    103
    Achse
    104
    Lenkstange
    105
    Wankstabilisator
    106
    Blattfederpaket
    107
    Zweipunktlenker
  • 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 19854084 C2 [0003]

Claims (19)

  1. Mehrpunktlenker (1) für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen, insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoff oder Metall bestehenden, Profilabschnitt (2) und zwei einander gegenüberliegend angeordnete Lasteinleitungselemente (3, 21), die durch den Profilabschnitt (2) miteinander verbunden sind, wobei in eine Aufnahmeöffnung (6) eines jeweiligen Lasteinleitungselements (3, 21) ein Lager (32) integriert ist, sowie ein die Lasteinleitungselemente (3, 21) und den Profilabschnitt (2) in Umfangsrichtung umschließendes schlaufenförmiges Element (5) zur Aufnahme von Zugkräften, wobei das schlaufenförmige Element (5) aus einem faserverstärkten Kunststoff besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Lasteinleitungselement (3, 21) einen im Wesentlichen quaderförmigen Anschlussabschnitt (11, 23) zur Anbindung an eine ebene Anlagefläche (13) des Profilabschnitts (2) und einen halbkreisförmigen Außenabschnitt (12, 24) zur Ablage und Umlenkung des schlaufenförmigen Elements (5) aufweist.
  2. Mehrpunktlenker (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf den halbkreisförmigen Außenabschnitt (12, 24) des jeweiligen Lasteinleitungselements (3, 21) ein als im Wesentlichen bogenförmige Halbschale ausgeführtes Fixierelement (4, 22) aufgesetzt ist, auf dessen Außenumfang das schlaufenförmige Element (5) aufliegt.
  3. Mehrpunktlenker (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierelement (4, 22) einander gegenüberliegend ausgebildete axiale Stirnflächen (14, 28) aufweist, die sich abschnittsweise nach innen und nach außen erstreckende Überlappungsabschnitte (13, 14; 29, 30) aufweisen.
  4. Mehrpunktlenker (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die axialen Stirnflächen (14, 28) zumindest entlang des halbkreisförmigen Außenabschnitts (12, 24) verlaufen.
  5. Mehrpunktlenker (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Aufnahmeöffnung (6) des jeweiligen Lasteinleitungselementes (3, 21) eine Lagerschale (7) angeordnet ist.
  6. Mehrpunktlenker (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschale (7) durch beidseitig der Lagerschale (7) in der Aufnahmeöffnung (6) angeordnete Abstandshülsen (8) gehalten ist.
  7. Mehrpunktlenker (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilabschnitt (2) als ein im Wesentlichen quaderförmiges Hohlprofil mit zumindest einer Hohlkammer (9) ausgeführt ist.
  8. Mehrpunktlenker (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilabschnitt (2) als ein einen im Wesentlichen ringförmigen oder ellipsoiden Querschnitt aufweisendes Hohlprofil mit zumindest einer Hohlkammer ausgeführt ist.
  9. Mehrpunktlenker (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der quaderförmige Anschlussabschnitt (11, 23) des jeweiligen Lasteinleitungselementes (3, 21) eine zur Längsachse (20) des Profilabschnitts (2) sich achsparallel erstreckende Verzahnung (10) aufweist.
  10. Mehrpunktlenker (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der quaderförmige Anschlussabschnitt (11, 23) des jeweiligen Lasteinleitungselementes (3, 21) eine zur Längsachse (20) des Profilabschnitts (2) senkrecht verlaufende, ebene Anlagefläche (27) aufweist.
  11. Mehrpunktlenker (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasteinleitungselemente (3, 21) aus einem metallischen Werkstoff, einem Thermoplast oder einem Duromer bestehen.
  12. Mehrpunktlenker (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Lasteinleitungselement (3, 21) an seinem halbkreisförmigen Außenabschnitt (12, 24) an beiden axialen Außenkanten eine abgeschrägte Fläche (17) aufweist, welche mit korrespondierenden Schrägen (18), die innenseitig am halbschalenförmigen Fixierelement (4, 22) ausgebildet sind, formschlüssig anliegen.
  13. Mehrpunktlenker (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme der Lagerschale (7) eine hohlzylindrische Kartusche (31) in der jeweiligen Aufnahmeöffnung (6) der Lasteinleitungselemente (3, 21) angeordnet ist, wobei die Kartusche (31) einen radial nach außen gerichteten Vorsprung (41) aufweist, der an einer Unterseite (39) des Lasteinleitungselementes (3, 21) anliegt, einen radial nach innen gerichteten Absatz (42) aufweist, auf dem sich die Lagerschale (7) abstützt, sowie ein das Lasteinleitungselement (3, 21) auf seiner Oberseite (38) axial überragendes Bördelsegment (40) aufweist, welches durch beidseitiges Umbördeln das Lasteinleitungselement (3, 21) und einen die Aufnahmeöffnung (6) einseitig verschließenden Deckel (37) abschnittsweise in radialer Richtung überlappt.
  14. Mehrpunktlenker (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Lasteinleitungselement (3, 21) aus in einer Aufbaurichtung schichtweise übereinander angeordneten flächigen Zuschnitten (47, 51, 52) eines faserverstärkten Kunststoffhalbzeugs besteht, die einen Grundkörper des Lasteinleitungselementes (3, 21) bilden, wobei die Zuschnitte (47, 51, 52) des Grundkörpers zumindest zwei unterschiedliche Geometrien mit unterschiedlichen Faservorzugsrichtungen (50, 54) aufweisen.
  15. Mehrpunktlenker (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Lasteinleitungselement (3, 21) eine im Wesentlichen U-förmige Außenkontur aufweist, die von zumindest einem aus dem Kunststoffhalbzeug hergestellten streifenförmigen Zuschnitt umschlossen ist, dessen Faservorzugrichtung senkrecht zur Aufbaurichtung verläuft.
  16. Mehrpunktlenker (1) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der den Grundkörper bildenden Zuschnitte (47) eine Kontur aufweist, die dem vollständigen Querschnittsprofil des Lasteinleitungselementes (3, 21) entspricht und dass ein Teil der Zuschnitte (51, 52) eine Kontur aufweist, welche das Querschnittsprofil des Lasteinleitungselementes (3, 21) anteilig abbilden.
  17. Mehrpunktlenker (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die dem vollständigen Querschnittsprofil entsprechenden Zuschnitte (47) eine Faservorzugsrichtung (50) aufweisen, die parallel zur Längsachse (49) des Lasteinleitungselements (3, 21) verläuft, während die dem anteiligen Querschnittsprofil entsprechenden Zuschnitte (51, 52) eine Faservorzugsrichtung (54) aufweisen, die zu der Längsachse (49) unter einem Winkel (a) geneigt orientiert ist.
  18. Mehrpunktlenker (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuschnitte (51, 52), deren Faservorzugsrichtung (54) unter einem Winkel (a) zur Längsachse (49) geneigt orientiert ist, innerhalb einer Schichtebene spiegelbildlich angeordnet sind.
  19. Fahrwerk eines Kraft- oder Nutzfahrzeugs mit einem Mehrpunktlenker (1), der nach einem der Ansprüche 1 bis 18 ausgebildet ist.
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