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Dokumentenidentifikation DE10357940B3 29.09.2005
Titel Radträgereinheit für ein Kraftfahrzeug
Anmelder ZF FRIEDRICHSHAFEN AG, 88046 Friedrichshafen, DE
Erfinder Cudek, Henryk, Dipl.-Ing., 89257 Illertissen, DE;
Linz, Günter, 97357 Prichsenstadt, DE
DE-Anmeldedatum 09.12.2003
DE-Aktenzeichen 10357940
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 29.09.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.09.2005
IPC-Hauptklasse B60B 35/02
IPC-Nebenklasse B62D 7/18   
Zusammenfassung Es wird eine Radträgereinheit für ein Kraftfahrzeug mit einem Radträger und einem an diesem angeordneten Achszapfen zur Lagerung des Rades beschrieben. Es wird vorgeschlagen, die Radträgereinheit als Verbundgußteil auszubilden, wobei der Radträger als Gußteil aus einem ersten Werkstoff ausgeführt und der Achszapfen aus einem zweiten Werkstoff vorgefertigt ist und zumindest teilweise von dem Gußteil umgossen ist. Alternativ kann die Radträgereinheit auch vollständig als Gußteil ausgebildet werden, wobei der Achszapfen als integraler Bestandteil des Radträgers ausgeführt ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Radträgereinheit für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 2.

Die Verbindung zwischen einem Fahrzeugrad und der Fahrzeugachse wird von der Radaufhängung mit einer angestellten Radlagereinheit hergestellt, wobei ein Rad gewöhnlich über eine Radnabe und einem Wälzlager auf einem am Radträger angeordneten Achszapfen montiert ist. Der Achszapfen selbst und dessen Anbindung an den Radträger sind den über das Rad eingeleiteten zum Teil extremen Belastungen im Fahrbertrieb unmittelbar ausgesetzt und müssen deshalb zuverlässig ausgelegt und mit einer besonders hohen Qualität gefertigt werden. Gleichzeitig verlangt die gegenwärtige Entwicklung in der Automobilindustrie, dass bei gleichzeitig steigendem Fahrkomfort das Fahrzeuggewicht nicht übermäßig stark ansteigt, was zum Beispiel durch den zunehmenden Austausch von konventionellen Stahl- oder Gußwerkstoffen durch Leichtmetallwerkstoffe realisiert werden kann. Von dieser Entwicklung sind im zunehmenden Maße auch Fahrwerkkomponenten, insbesondere auch Radträger, betroffen.

Die Achszapfen für eine Radträgereinheit werden üblicherweise aus Stahl, beispielsweise mit der Werkstoffbezeichnung Cf 53, durch Warmformen (Gesenkschmieden) über mehrere Umformstufen gefertigt und spanend nachbearbeitet.

Ein bekannter Radträger wird zunächst separat vom Achszapfen mittels eines Schwerkraft- oder Niederdruck-Gießverfahrens hergestellt, wobei es gießtechnisch günstig ist, den zur Anordnung des Achszapfens vorgesehenen Bereich des Radträgers bei diesen Verfahren für das Anschnitt- oder Speisersystem zu benutzen und das schmelzflüssige Material über die am Radträger zentral ausgebildete Radnabe einzugießen. Auf diese Weise kann aufgrund der hohen thermischen Symmetrie eine relativ gleichmäßige gerichtete Erstarrung des Gußwerkstoffes von den Außenbereichen nach innen zur Radnabe ohne die Bildung von Lunkern oder sonstigen die Qualität des Radträgers negativ beeinflussenden Strukturdefekten erfolgen.

Zur Verbindung eines Achszapfens mit einem Radträger sind verschiedene Methoden bekannt, beispielsweise das Aufschrauben oder das Einpressen. Dazu muß an geschmiedeten Achszapfen neben der Aufnahmefläche für das Radlager insbesondere die zur Verbindung mit dem Radträger vorgesehene Fläche sehr genau bearbeitet werden, um beispielsweise mit der am Radträger ebenfalls sehr sorgfältig herzustellenden Zentralbohrung eine Presspassung eingehen zu können. Das Verschrauben des Achszapfens mit oder dessen Einpressen in den Radträger stellen insgesamt zusätzliche kosten- und arbeitsintensive Arbeitsgänge dar.

Desweiteren ist mit der DE 42 23 870 A1 ein einstückig als Schmiedeteil ausgeführter Radträger bekannt geworden, der aus einem Radträgerflansch mit einem von diesem abstehenden Achszapfen, einer Aufnahme für ein Stoßdämpferbein und einer Verbindungsstruktur zwischen Radträgerflansch und der Stoßdämpferbeinaufnahme besteht. Der Radträger ist durch dessen kompakte Ausgestaltung zwar optimiert, weist jedoch infolge der Ausführung als Schmiedeteil ein erhebliches Gewicht auf.

Die DE 196 53 542 A1 offenbart einen aus einer Leichtmetall-Legierung gegossenen Radträger mit einem verlorenen Leichtmetallkern, wobei zur Erzielung einer höheren Festigkeit des Bauteils der Kern durch einen Hohlkörper definierter Wandstärke aus höherfestem Material gebildet ist. An dem Radträger ist eine Bohrung ausgebildet, die in bekannter Weise zur Aufnahme eines Achszapfens mit Radlagern vorgesehen ist. Dazu sind, wie bereits oben beschrieben, weitere zusätzliche Massnahmen notwendig.

Ein weiterer Radträger wird in der gattungsbildenden DE 100 64 438 A1 beschrieben. Dort ist ein Radträger als integraler Bestandteil einer Verbundlenkerachse ausgebildet, welche aus einem Querträger und zwei beidseitig an diesem angeordneten Längsträgern besteht und die einteilig aus Aluminium gegossen wird. Die Radträger weisen eine Achszapfenaufnahme auf, an welcher je ein Achszapfen in der bekannten Weise montiert werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Radträgereinheit darzustellen, die kostengünstiger gefertigt werden kann.

Die Erfindung löst die Aufgabe mit einer Radträgereinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und mit einer weiteren Radträgereinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2.

Dadurch, dass gemäß Anspruch 1 die Radträgereinheit als Verbundgußteil ausgebildet ist, wobei der Radträger als Gußteil aus einem ersten Werkstoff ausgeführt und der Achszapfen aus einem zweiten Werkstoff vorgefertigt ist und zumindest teilweise von dem Gußteil umgossen ist, kann im Vergleich zu einer aus zwei Teilen montierten Radträgereinheit eine Nachbearbeitung der gegenseitigen Anlageflächen und der Montagevorgang selbst entfallen. Somit können bei der Fertigung einer Radträgereinheit erhebliche Zeit- und Kosteneinsparungen erzielt werden. Bei der Ausführung des Radträgers aus einer Aluminium- und/oder Magnesiumlegierung wird zudem ein äußerst niedriges Gewicht bei einer sehr hohen Festigkeit erreicht.

Bei leichten Fahrzeugen, beispielsweise Elektrofahrzeugen oder generell Kleinwagen oder bei Fahrzeugen mit sechs und mehr Rädern kann infolge einer reduzierten Achsbelastung die Radträgereinheit gemäß Anspruch 2 als Gußteil ausgebildet werden, wobei der Achszapfen als integraler Bestandteil des Radträgers ausgeführt ist. Eine solche Ausführung ist insbesondere bei der Auswahl einer hochfesten Leichtmetalllegierung, insbesonder einer Aluminium- und/oder Magnesiumlegierung vorteilhaft.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beispielhaft erläutert. Die einzige Figur stellt eine Perspektivdarstellung einer Radträgereinheit mit einem von einem Radträger umgossenen Achszapfen dar.

Die Figur zeigt einen bekannten, aus einem Stahlwerkstoff, beispielsweise mit der Bezeichnung 38MnSiVSMoCr, mittels Warmumformen gefertigten zylindrisch, mehrfach gestuften Achszapfen 10, der mit einem Endabschnitt 12 mit einem Radträger 14 verbunden ist.

Zur Herstellung einer Radträgereinheit 16 wird der vorgefertigte Achszapfen 10 mit dem Endabschnitt 12 in einen an einer Kokille oder einer Druckgußform ausgebildeten Sitz eingelegt. Nachfolgend wird die Kokille oder die Druckgußform mit einer Leichtmetallschmelze, z.B. einer Aluminium- und/oder Magnesiumlegierung, beispielsweise mit der Bezeichnung AlSi10Mg, mittels eines Kokillengießverfahrens oder eines Druckgießverfahrens befüllt, wobei der Achszapfen 10 umgossen wird und sich der erstarrende Werkstoff infolge des sich beim Abkühlen einstellenden Schwundes fest um den Achszapfen 10 anlegt, wodurch im Ergebnis ein Verbundgußteil hergestellt ist. Aus der Figur ist ferner ersichtlich, dass im Endabschnitt 12 des Achszapfens 10 ein Ringkragen 17 ausgebildet ist, der beim Umgießen von dem Radträger 14 hintergriffen wird und mit diesem ein Formschlußprofil ausbildet.

Der Anguss erfolgt beim Gießen von einem der Radnabe entfernten Bereich. Vorzugsweise wird die Poral-Druckgußtechnologie eingesetzt, da diese ein turbulenzfreies Füllen der Druckgußform ermöglicht und somit porenarme Gußteile liefert.

Die mittels dieses Verbundgießens erzeugte Radträgereinheit 16 ist selbstverständlich nicht auf die erwähnten Materialkombinationen beschränkt, vielmehr können alle den Festigkeits- und den Gewichtsanforderungen, sowie den gießtechnischen Anforderungen genügenden Werkstoffkombinationen realisiert werden. Der Achszapfen 10 kann zur Verbesserung der Werkstoffqualität in dem umgossenen Endabschnitt 12 vor dem Umgießen auf eine erhöhte Temperatur vorgewärmt werden. Zusätzliche Versteifungen des Radträgers sind möglich, jedoch nicht zwingend vorgesehen.

Alternativ kann die Radträgereinheit 16 auch insgesamt als Gußteil ausgebildet werden, wobei der Achszapfen 10 als integraler Bestandteil des Radträgers 14 ausgeführt ist.


Anspruch[de]
  1. Radträgereinheit für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Radträger und einen an diesen angeordneten Achszapfen zur Lagerung eines Rades, dadurch gekennzeichnet, dass die Radträgereinheit (16) als Verbundgußteil ausgebildet ist, wobei der Radträger (14) als Gußteil aus einem ersten Werkstoff ausgeführt und der Achszapfen (10) aus einem zweiten Werkstoff vorgefertigt ist und zumindest teilweise von dem Gußteil umgossen ist.
  2. Radträgereinheit für ein Kraffahrzeug, umfassend einen Radträger und einen an diesen angeordneten Achszapfen zur Lagerung eines Rades, dadurch gekennzeichnet, dass die Radträgereinheit (16) als Gußteil ausgebildet ist, wobei der Achszapfen (10) als integraler Bestandteil des Radträgers (14) ausgeführt ist.
  3. Radträgereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Radträger (14) aus einer Leichtmetalllegierung besteht.
  4. Radträgereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leichtmetalllegierung eine Aluminium- und/oder Magnesiumlegierung darstellt.
  5. Radträgereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Werkstoff ein Stahlwerkstoff ist.
  6. Radträgereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Achszapfen (10) in dessen Endabschnitt (12) mindestens eine radiale Stufe (17) aufweist, die beim Umgießen von dem Radträger (14) hintergriffen wird und mit diesem ein Formschlußprofil ausbildet.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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