Die vorliegende Erfindung betrifft eine Federstütze für ein Kraftfahrzeug, eine Vorderwagenstruktur eines Kraftfahrzeugs mit der Federstütze, und ein Kraftfahrzeug mit der Vorderwagenstruktur.

Aus dem Stand der Technik sind gattungsgemäße Federstützen für Kraftfahrzeuge bekannt.

In diesem Zusammenhang betrifft die DE 102011 085 823 A1 eine Motorraumstruktur umfassend ein Seitenteil eines Motorraums, ein Bodenteil, das sich vom Seitenteil zur Fahrzeuginnenseite hin erstreckt, eine Federbeinaufnahme, die sich vom Bodenteil nach oben erstreckt, sowie eine Konsole, die einen von dem Seitenteil, dem Bodenteil und dem Vorderteil der Federbeinaufnahme gebildeten Eckabschnitt einschließt und an die eine Motoraufhängung anschließbar ist. Die Konsole weist entlang ihrem Rand einen ersten, zweiten, dritten und vierten Flansch auf. Jeder dieser Flansche ist an einer Position aus mindestens einem Paar entgegengesetzter Ecken der von oben gesehen im Wesentlichen rechteckigen Form, jeweils mit dem benachbarten anderen Flansch L-förmig verbunden.

Die DE 10 2019 206 041 A1 betrifft eine Karosserie-Vorbaustruktur für ein zweispuriges Fahrzeug, mit einer A-Säule , von der ein oberer Radhaus-Längsträger in der Fahrzeuglängsrichtung nach fahrzeugvorne abragt und von der ein mit Bezug auf den oberen Radhaus-Längsträger nach fahrzeuginnen versetzter, unterer Karosserie-Längsträger in der Fahrzeuglängsrichtung nach fahrzeugvorne abragt, wobei sich in der Fahrzeugquerrichtung eine Querbaugruppe erstreckt, und in einem Inneneckbereich zwischen der Querbaugruppe und dem oberen Radhaus-Längsträger ein Federbeindom angeordnet ist, an dem sich in der Fahrzeuglängsrichtung nach fahrzeugvorne und in der Fahrzeughochrichtung nach fahrzeugunten ein, das Radhaus-Innere begrenzendes Radhaus-Blechteil anschließt, das den unteren Karosserie-Längsträger mit dem oberen Radhaus-Längsträger verbindet, wobei in einem Frontalcrash, insbesondere mit geringer seitlicher Überdeckung, der Federbeindom mit einer Crashkraft in der Fahrzeuglängsrichtung belastet ist. Die Karosserie-Vorbaustruktur weist ein Blech-Zugband auf, das den Federbeindom mit dem unteren Karosserie-Längsträger kraftübertragend verbindet. Das Blech-Zugband stellt im Frontalcrashfall einen Lastpfad bereit, über den eine der Crashkraft entgegenwirkende Zugkraft auf den Federbeindom einwirkt.

Die WO 2017/175585 A1 beschreibt ein Blech aus einer Aluminiumlegierung, das gezogen oder gebogen wird, um einen ersten Zwischenformkörper eines Aufhängeturms zu bilden. Der erste Zwischenformkörper wird gezogen, um einen zweiten Zwischenformkörper zu bilden, der eine Form aufweist, die dem Aufhängeturm näherkommt. Der zweite Zwischenformkörper wird in die Form des Aufhängeturms fertiggeformt. Der fertige Aufhängeturm wird mit einem vorderen Längsträger und einem oberen Längsträger verbunden.

Die DE 10 2013 209 099 A1 beschreibt eine Federstütze für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Federbeintopf aus einem metallischen Werkstoff und drei Schalenbauteile aus einem Faserverbundwerkstoff. Der Federbeintopf ist derart in die Schalenbauteile eingebunden, dass ein erstes Schalenbauteil von einer Außenseite eines Motorträgers zu einer Unterseite eines Stützträgers einen Bogen spannt und der Federbeintopf mit seinem Rand von unten an dem ersten Schalenbauteil befestigt ist. Ein zweites Schalenbauteil verbindet eine Oberseite des Stützträgers, eine Oberseite des ersten Schalenbauteils und eine äußere Oberseite des Federbeintopfes miteinander, und ein drittes Schalenbauteil ist an einer Innenseite des Motorträgers und einer Oberseite eines Motorträgers sowie an einer Innenseite des ersten Schalenbauteils und einer inneren Oberseite des Federbeintopfes befestigt.

Die DE 10 2014 015 539 A1 beschreibt ein Tragstrukturbauteil zur Anbindung eines Federbeins an eine Fahrzeugkarosserie mit wenigstens einem Anbindungsabschnitt zur Anbindung an einer Fahrzeugkarosserie und mit wenigstens einem Flanschabschnitt, welcher zur Befestigung einer Federbeinaufnahme ausgebildet ist, an der ein Federbein montiert ist.

Vor dem Hintergrund dieses Standes der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung darin, eine Vorrichtung anzugeben, welche geeignet ist, den Stand der Technik zu bereichern. Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Die Unteransprüche haben optionale Weiterbildungen der Offenbarung zum Inhalt.

Danach wird die Aufgabe durch eine Federstütze für ein Kraftfahrzeug gelöst. Die Federstütze kann auch als Federbeinaufnahme oder Federbeindom bezeichnet werden.

Die Federstütze umfasst einen in einer Kraftfahrzeughöhenrichtung unteren Flansch zur Befestigung der Federstütze an einem sich in einer Vorderwagenstruktur des Kraftfahrzeugs entlang der Kraftfahrzeuglängsrichtung erstreckenden Motorträger.

Die Federstütze umfasst einen in einer Kraftfahrzeughöhenrichtung oberen Flansch zur Befestigung der Federstütze an einem sich in einer Vorderwagenstruktur des Kraftfahrzeugs entlang der Kraftfahrzeuglängsrichtung erstreckenden Längsträger, der in der Kraftfahrzeughöhenrichtung oberhalb des Motorträgers angeordnet ist.

Zur Verbindung der Federstütze mit den Karosseriebauteilen kann z.B. ein Punktschweißverfahren genutzt werden.

Die Federstütze umfasst einen den unteren und den oberen Flansch verbindenden Grundkörper zur Aufnahme eines Federbeins für ein Vorderrad des Kraftfahrzeugs.

Der Grundkörper erstreckt sich in zumindest einem Teilbereich in der Kraftfahrzeuglängsrichtung ausgehend von dem unteren Flansch ohne Ausknickung in einer Kraftfahrzeugbreitenrichtung in die Kraftfahrzeughöhenrichtung nach oben.

Mit anderen Worten, der Teilbereich des Grundkörpers und der untere Flansch können in derselben Ebene angeordnet sein, sodass ein Normalenvektor, der senkrecht auf dem Teilbereich steht, parallel zu einem Normalenvektor, der senkrecht auf dem unteren Flansch steht, verläuft.

Das heißt, die Flanschfläche zum Motorträger wird in die als Grundkörper bezeichnete freie Federstützenfläche hineingezogen. Dadurch wird eine optimale Lastübertragung sichergestellt. Denkbar ist, dass durch die generative Entwicklungsmethode der numerischen Freiformoptimierung eine optimale Ausprägung der Form an dieser Stelle ermittelt und in der Konstruktion umgesetzt wird.

Durch die Vermeidung des Ausknickens der Federstütze in dem Übergangsbereich zwischen dem unteren Flansch und dem Grundkörper können demnach funktionale Vorteile in der Architekturgestaltung beispielsweise hinsichtlich einer Betriebsfestigkeit und einer Fahrdynamik erreicht werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Vorderwagenstrukturen entfällt dabei die Verwendung einer zusätzlicher Blechstruktur (sog. Patch), um solche funktionale Verbesserungen zu erwirken. Insbesondere kann eine Lebensdauer und Steifigkeit durch die vorgeschlagene Ausgestaltung der Federstütze erhöht werden, wobei dies im Wesentlichen gewichtsneutral erfolgt.

Nachfolgend werden mögliche Weiterbildungen der oben beschriebenen Federstütze im Detail erläutert.

Die Federstütze kann als Blechbauteil ausgeführt sein. Denkbar ist, dass die Federstütze als zweiteiliges Blechbauteil ausgeführt ist.

Das Blechbauteil kann zumindest im Bereich des Grundkörpers eine Wandstärke zwischen 0,7 mm und 3,0 mm, optional 1 ,6 mm, aufweisen. Damit können neben Steifigkeitsanforderungen auch Anforderungen der (Vibro-) Akustik erreicht werden.

Der Teilbereich ist U-förmig ausgebildet. Das heißt, der Teilbereich verjüngt sich von unten nach oben, wobei dies ohne die Bildung von Kanten erfolgen kann.

Der Grundkörper kann sich ausgehend von dem U-förmigen Teilbereich in der Kraftfahrzeughöhenrichtung nach oben und in der Kraftfahrzeugbreitenrichtung nach außen kuppelförmig in Richtung des oberen Flansches erstrecken. Damit kann der Grundkörper in dem kuppelförmigen Bereich, der in der Kraftfahrzeugbreitenrichtung nach außen offen ist, die Federstütze aufnehmen und diese in der Kraftfahrzeuglängsrichtung vorne und hinten sowie in der Kraftfahrzeugbreitenrichtung innen umschließen. Dieser kuppelförmige Bereich kann in einem Querschnitt in einer Ebene, auf der die Kraftfahrzeughöhenrichtung senkrecht steht, U-förmig ausgebildet sein. Der Teilbereich und der untere Flansch können im Wesentlichen in einer durch die Kraftfahrzeuglängsrichtung und die Kraftfahrzeughöhenrichtung aufgespannten Ebene angeordnet sein. Mit anderen Worten, die Kraftfahrzeugbreitenrichtung kann sowohl auf dem Flansch als auch auf dem Teilbereich senkrecht stehen.

Der Teilbereich kann in der Kraftfahrzeughöhenrichtung vollständig oberhalb des Motorträgers angeordnet sein.

Ferner wird eine Vorderwagenstruktur eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Diese umfasst die oben beschriebene Federstütze, sowie einen sich entlang der Kraftfahrzeuglängsrichtung erstreckenden Motorträger, an dem der untere Flansch der Federstütze befestigt ist und einen sich entlang der Kraftfahrzeuglängsrichtung erstreckenden Längsträger, der in der Kraftfahrzeughöhenrichtung oberhalb des Motorträgers angeordnet ist und an dem der obere Flansch der Federstütze befestigt ist.

Die Federstütze kann ein Federstützenoberteil zur Befestigung eines Federbeins für ein Vorderrad des Kraftfahrzeugs aufweisen, das die Federstütze in einer Kraftfahrzeughöhenrichtung nach oben abschließt. Dieses Bauteil kann auch als Dom lager bezeichnet werden.

Das oben mit Bezug zur Federstütze Beschriebene gilt mutatis mutandis auch für die Vorderwagenstruktur und umgekehrt.

Ferner wird ein Kraftfahrzeug aufweisend die oben beschriebene Vorderwagenstruktur bereitgestellt.

Das Kraftfahrzeug kann ein an dem Motorträger befestigtes Antriebsaggregat, optional mit einem Verbrenner, einem Elektromotor und/oder einer Brennstoffzelle, aufweisen.

Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich um einen Personenkraftwagen, insbesondere ein Automobil, und/oder ein Nutzfahrzeug handeln. Das oben mit Bezug zur Federstütze und zur Vorderwagenstruktur Beschriebene gilt mutatis mutandis auch für das Kraftfahrzeug und umgekehrt.

Nachfolgend wird eine Ausführungsform mit Bezug zu Figuren 1 und 2 beschrieben.

Fig. 1 zeigt schematisch und perspektivisch eine Vorderwagenstruktur eines Kraftfahrzeugs mit einer offenbarungsgemäßen Federstütze, und

Fig. 2 zeigt die Federstütze schematisch und perspektivisch in Alleinstellung.

In Figuren 1 und 2 ist jeweils ein kartesisches Koordinatensystem dargestellt, dessen X-Achse entlang einer Kraftfahrzeuglängsrichtung X, dessen Y-Achse entlang einer Kraftfahrzeugbreitenrichtung Y und dessen Z-Achse entlang einer Kraftfahrzeughöhenrichtung verläuft. Alle Achsen schließen jeweils einen Winkel 90° miteinander ein. Die Kraftfahrzeuglängsrichtung X und die Kraftfahrzeugbreitenrichtung Y spannen eine im Wesentlichen horizontale Ebene auf, auf der im Wesentlichen parallel zu einer Vertikalen verlaufende Kraftfahrzeughöhenrichtung Z senkrecht steht. Die Kraftfahrzeuglängsrichtung X verläuft von einer Front zu einem Heck des nicht weiter dargestellten Kraftfahrzeugs und damit entgegen dessen Hauptfahrrichtung.

Die Vorderwagenstruktur 1 weist neben der Federstütze 2 einen sich in der Vorderwagenstruktur 1 entlang der Kraftfahrzeuglängsrichtung X erstreckenden Motorträger 3 und einen sich in der Vorderwagenstruktur 1 ebenfalls entlang der Kraftfahrzeuglängsrichtung X erstreckenden Längsträger 4 auf, der in der Kraftfahrzeughöhenrichtung Z oberhalb des Motorträgers 3 angeordnet ist.

Die Federstütze 2 umfasst, wie sich insbesondere aus Figur 2 ergibt, einen in der Kraftfahrzeughöhenrichtung Z unteren Flansch 21 zur Befestigung der Federstütze 2 an dem Motorträger 3, sowie einen in der Kraftfahrzeughöhenrichtung Z oberen Flansch 22 zur Befestigung der Federstütze 2 an dem Längsträger 4,.

In dem in Figur 1 dargestellten Zustand ist die Federstütze an den beiden Trägem 3, 4 über den jeweiligen Flansch 21 , 22 verbunden bzw. daran befestigt. Die als Blechbauteil ausgeführte Federstütze 2 umfasst ferner einen den unteren und den oberen Flansch 21 , 22 verbindenden Grundkörper 23 zur Aufnahme eines (nicht dargestellten) Federbeins für ein (ebenfalls nicht dargestelltes) Vorderrad des Kraftfahrzeugs, wobei die Federstütze eine Wandstärke zwischen 0,7 mm und 3,0 mm, optional 1 ,6 mm, aufweist. Ein Federstützenoberteil 25 zur Befestigung des Federbeins schließt die Federstütze in der Kraftfahrzeughöhenrichtung nach oben ab.

Wie sich sowohl aus Figur 1 als auch aus Figur 2 ergibt, erstreckt sich der Grundkörper 23 in einem Teilbereich 24 in der Kraftfahrzeuglängsrichtung X ausgehend von dem unteren Flansch 21 ohne Ausknickung in einer Kraftfahrzeugbreitenrichtung Y in die Kraftfahrzeughöhenrichtung Z nach oben, d.h. vorliegend sind der Teilbereich 24 und der untere Flansch 21 im Wesentlichen in einer durch die Kraftfahrzeuglängsrichtung X und die Kraftfahrzeughöhenrichtung Z aufgespannten Ebene angeordnet. Der Teilbereich 24 ist als Verlängerung des unteren Flansches 21 vollständig oberhalb des Motorträgers 3 angeordnet. Aus der Kraftfahrzeugbreitenrichtung Y gesehen ist dieser den unteren Flansch in die Freifläche des Grundkörpers 23 nach oben verlängernde Teilbereich 24 U-förmig ausgebildet. Ausgehend von dem U-förmigen Teilbereich 24 erstreckt sich der Grundkörper 23 kuppelförmig in der Kraftfahrzeughöhenrichtung Z nach oben und in der Kraftfahrzeugbreitenrichtung Y nach außen in Richtung des oberen Flansches 22 sowie in Richtung des Federstützenoberteils 25. Aus einer Kraftfahrzeughöhenrichtung Z von oben gesehen weist die Federstütze 2 damit in dem Bereich oberhalb des Teilbereichs 24 im Wesentlichen einen sich nach oben aufweitenden U-förmigen Querschnitt auf.

Durch diesen in seiner Größe variabel gestaltbaren Teilbereich 24 wird, wie bereits eingangs beschrieben, die Fläche des unteren Flansches 21 in die freie Federstützenfläche bzw. Grundfläche 23 hineingezogen. Dadurch wird eine optimale Lastübertragung sichergestellt. Durch die generative Entwicklungsmethode der numerischen Freiformoptimierung wird die optimale Ausprägung der Form an dieser Stelle ermittelt und in der Konstruktion umgesetzt. Bezugszeichenliste

1 Vorderwagenstruktur 2 Federstütze

21 unterer Flansch

22 oberer Flansch

23 Grundkörper

24 Teilbereich 25 Federstützenoberteil

3 Motorlängsträger

4 oberer Längsträger

X Kraftfahrzeuglängsrichtung Y Kraftfahrzeugbreitenrichtung

Z Kraftfahrzeughöhenrichtung