CN104908542B - 机动车的底盘转向臂 - Google Patents

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Abstract

一种底盘转向臂(1)，具有板材制成的单壳基体(2)，基体上设置多个用于连接轴承部件的轴承区域(5.1、5.2、5.3)，基体(2)通过轴承部件能与车身和机动车车轮悬架的运动部分连接，基体具有两个相互过渡至彼此的臂(2.1、2.2),它们限定基体平面(3)和基体的凹形边缘区域(4)，凹形边缘区域(4)从轮侧轴承区域(5.1)延伸至车身侧轴承区域(5.3)并相对基体平面(3)弯曲。为了该底盘转向臂具有高形状稳定性和轻的重量，凹形弯曲边缘区域(4)至少沿弧长部分(4.2、4.3)具有至少一个倾斜面(14)，从横截面观察，该倾斜面和与其相邻的、凹形弯曲边缘区域(4)的面(15)呈25°至75°的角度(α)。以此在保持板厚时提高转向臂形状稳定性。

Description

机动车的底盘转向臂
技术领域
本发明涉及一种底盘转向臂，该底盘转向臂具有由板材制成的单壳基体，在该基体上设置有多个用于连接轴承部件的轴承区域，基体通过轴承部件能够与车身和机动车的车轮悬架的运动部分连接，其中，基体具有两个相互过渡至彼此的臂,这两个臂限定出基体平面和基体的凹形的边缘区域，其中，该凹形的边缘区域从轮侧的轴承区域延伸至车身侧的轴承区域并相对于基体平面弯曲。
背景技术
在不同的实施方式中已知在机动车车身和轮架的动力运转部分，特别是车轮悬架之间形成链结的底盘转向臂。该底盘转向臂可以设置为铸件或者由钢板制成的单壳。对这类底盘转向臂来说，除了其形状稳定性和耐磨损性之外其重量也很重要。因为通过在更高的形状稳定性条件下具有很轻的构件重量可以实现减轻机动车重量并以此减少燃料消耗。
已知开头所述类型的底盘转向臂(DE 10 2007 018 569 A1)具有基本L形或三角形的外形轮廓。该已知的底盘转向臂形成为单壳，其中，在其板臂的端部设置有用于连接轴套形的轴承部件的轴颈。该板臂具有U形的横截面形状并在凹口处终止，该凹口与轴颈呈至少270°的包容角并与轴颈材料配合地连接。虽然由于单壳的板状结构这类底盘转向臂(横向导臂)能够低成本地制造，但是当为了实现很轻的重量而使用相对较薄的板材时，其形状稳定性并不令人满意。
发明内容
本发明以创造一种底盘转向臂为目的，该底盘转向臂能够低成本地生产并在更高的形状稳定性(构件刚性)下还具有很轻的重量。
按照本发明，该目的通过具有以下所述特征的底盘转向臂实现:底盘转向臂具有由板材制成的单壳基体，在基体上设置有多个用于连接轴承部件的轴承区域，基体通过轴承部件能够与车身和机动车的车轮悬架的运动部分连接，其中，基体具有两个相互过渡至彼此的臂,臂限定出基体平面和基体的凹形的边缘区域，其中，凹形的边缘区域从轮侧的轴承区域延伸至车身侧的轴承区域并相对于基体平面弯曲。
按照本发明的底盘转向臂的特征在于，其基体的凹形弯曲的边缘区域至少沿弧长部分具有至少一个倾斜面，从横截面观察，所述倾斜面和与其相邻的、凹形弯曲的边缘区域的面呈范围在25°至75°间的角度。
因此，在板厚预设定或保持不变或构件重量恒定时，底盘转向臂的形状稳定性，特别是所允许的压曲临界荷载提高。另外，通过按照本发明的解决方案在车辆行驶中的转向臂中产生均匀的应力分布。该底盘转向臂由于单壳板型结构能够低成本地生产，该单壳型也适宜于倾斜面的形成。
设置在基体凹形弯曲的边缘区域上的倾斜面与斜边相同或相似。该倾斜面可以沿基体凹形弯曲的边缘区域的整个弧长设置。按照本发明一个对生产技术有利的实施方式，当倾斜面(斜边)仅延伸经过凹形弯曲的边缘区域的弧长的部分长度，例如延伸经过小于80％，特别是小于60％的该弧长时，就足够使构件刚性，特别是压曲临界荷载提高，和/或使基体中的应力分布均匀化。特别是，本发明设置为，倾斜面延伸经过的弧长部分为至少10％，优选至少20％的凹形弯曲的边缘区域的弧长。
按照本发明的底盘转向臂的另一个有利设计的特征在于，倾斜面和与其相邻的、凹形弯曲边缘区域的面所呈的角度沿弧长部分变化，其中，该变化为至少5°，优选至少10°。由此继续提高构件的刚性，特别是允许的压曲临界荷载。通过该设计进一步均匀化或优化在车辆运行期间出现在底盘转向臂基体中的应力分布。
公司内部实验得出，当按照本发明另一个有利的设计倾斜面从横截面观察具有范围在5mm到20mm的长度时，底盘转向臂的构件刚性或能承受的压曲临界荷载特别明显地提高。另外还发现，当按照本发明另一个有利的设计倾斜面的长度沿所述弧长部分变化，其中，该变化为至少1mm，特别是至少2mm时，底盘转向臂的构件刚性、能够承受的压曲临界荷载和/或应力分布被进一步优化。
特别优选一种按照本发明的底盘转向臂的实施方式，其中，具有倾斜面的弧长部分与基体区域交叉，在该基体区域中两个臂相互过渡至彼此。该设计对于力求的构件刚性的提高和应力分布均匀化特别有效。
按照本发明的底盘转向臂的另一个优选设计，当底盘转向臂的基体平面通过圆形棱过渡至倾斜面(斜边)时，有利于应力分布的均匀化。该圆形棱优选地具有大于基体板厚的半径(外半径)，例如1.5倍至3倍板厚。
按照本发明的底盘转向臂的另一个优选设计，当其倾斜面通过圆形棱过渡至与倾斜面相邻的、凹形弯曲的边缘区域的面，有利于应力分布的均匀化。该圆形棱优选地具有大于基体板厚的半径(外半径)，例如1.5倍至3倍板厚。
特别是，当按照优选的实施方式底盘转向臂的基体在各个轴承区域具有开放的横截面形状时，按照本发明的底盘转向臂的生产成本比较低。
为了在高构件刚性下实现尽可能低的重量，基体的板材具有范围在2mm至6mm内的厚度和范围在350MPa至1200MPa内的抗拉强度。该基体优选地由双相钢构成。如果期望更高的强度或构件刚性，所谓的复杂相钢或热力机械轧制的冷成型钢也非常适用于制造按照本发明的底盘转向臂。
附图说明
随后结合附图借助多个实施例进一步说明本发明。其中，
图1以俯视图示出了由板材制成的单壳底盘转向臂，
图2以沿图1中A-A切线放大的截面图示出了底盘转向臂的一个臂，
图3以立体图示出了由板材制成的单壳底盘转向臂的第二个实施方式，
图4以立体图示出了由板材制成的单壳底盘转向臂的第三个实施方式，并且
图5以立体图示出了由板材制成的单壳底盘转向臂的第四个实施方式。
具体实施方式
图1和图2所示的底盘转向臂(横向导臂)1包含具有基本为L形或三角形轮廓的基体。该转向臂设置为机动车，特别是轿车的前桥横向导臂。
底盘转向臂1的基体2设计为单壳的(单块的)板材成型件。该板材成型件由板材扁坯，特别是通过深冲变为壳型。基体2具有两个相互过渡至彼此的臂2.1、2.2，这两个臂限定出基体平面3和凹形的边缘区域4。
在基体2上设置有用于连接轴承部件的轴承区域5.1、5.2、5.3。连接轴衬6是其中一个轴承部件，该连接轴衬焊接在轴承区域5.2并且容纳套有橡胶的轴衬(未示出)。轴颈(未示出)安装在轮侧的轴承区域5.1，该轴颈通常设置为球窝接头。形成为轴承孔的轴承区域5.3用于容纳橡胶体7，该橡胶体形状且材料匹配地包围轴衬(连接轴衬)7.1。该轴承孔5.3具有环形的凸缘(卷边)5.31。
基体2的凹形的边缘区域4从轮侧的轴承区域5.1延伸至车身侧的轴承区域5.3并相对于基体平面3弯曲。与凹形的边缘区域4相对的、臂2.1、2.2的边缘区域8、9同样也是弯曲的，也就是说大致或者几乎沿与凹形的边缘区域4同样的方向弯曲，从而臂2.1、2.2具有基本U或W形的横截面形状。基体2在各个轴承区域5.1、5.2、5.3具有开放的横截面形状。
凹槽或凹陷10、11在基体平面3上成型。另外，在基体平面3和/或在至少一个的凹陷10、11上设置有通孔，例如具有环形的凸缘(卷边)13.1的开口13。凸缘13.1、5.31突出于基体2的面，也突出于弯曲的边缘区域4、8、9。
基体2的凹形的边缘区域4具有倾斜面(斜边)14，从横截面观察，该倾斜面和与其相邻的面15呈范围在25°至75°间的角度α(参见图2)。从横截面观察，面14、15各自具有基本平直的长度或深度部分。倾斜面14由两个半径或圆形棱R1、R2所限定。
斜边14至少沿凹形弯曲的边缘区域4的弧长部分延伸，其中，该弧长部分为至少10％，优选至少20％的凹形边缘区域4的弧长。
图1和图2所示的实施例中，倾斜面(斜边)14几乎延伸经过凹形弯曲的边缘区域4的整个弧长。只有在设置轮侧轴承区域5.1的臂2.1的末端处，基体2的凹形弯曲的边缘区域4才具有不含斜边14的弧长部分(参见图1)。
倾斜面14和与其相邻的面15所呈的角度α沿弧长部分或凹形弯曲的边缘区域4基本保持不变地设置。该角度α例如大约为35°(参见图2)。倾斜面14的长度(深度)L沿弧长部分或凹形边缘区域4也设置为基本恒定。例如，图1中沿切线A-A的长度(深度)L大约为15mm(参见图2)。
图3中所示的按照本发明的底盘转向臂1的实施例与图1和图2所示的实施例的不同处在于，倾斜面14和与其相邻的面15所呈的角度α沿弧长部分或凹形弯曲的边缘区域4变化。例如在臂2.1的中间部分，该角度α大约为35°。大致在凹形弯曲边缘区域4的弧长的中间区域4.1处，臂2.1、2.2相互过渡至对方或边缘区域4具有距通孔13最短的距离，而相反的，角度α明显更大。例如，在此角度α在45°到60°的范围内。由该中间区域4.1出发，角度α沿设置有轴承区域5.3的板臂2.2末端方向变小，其中，例如角度α在处于或接近臂2.2的末端处具有30°到40°范围内的数值。
另外，从图3可以看出，倾斜面14的长度(深度)L沿弧长部分或凹形弯曲的边缘区域4变化。从各个臂2.1、2.2的横截面观察，倾斜面14具有范围在5mm到20mm的长度L。例如，在臂2.1的中间部分该长度(深度)L大约为15mm。而相反的，大致在边缘区域4的弧长的中间区域4.1处，臂2.1、2.2相互过渡至对方或边缘区域4具有距通孔13最短的距离，倾斜面14的长度L明显更长。例如，在此长度L在16mm和20mm之间。由该中间区域4.1出发，斜边14的长度(深度)L沿轴承孔5.3的方向减小，其中，例如长度(深度)L在处于或接近臂2.2的末端处具有5mm到15mm范围内的数值。
因此在图3所示的底盘转向臂1中，凹形弯曲的边缘区域4的倾斜面(斜边)14的角度α以及长度(深度)L在转向臂1的中间区域4.1处明显大于在转向臂的臂2.1、2.2的自由端处。
图4中所示的按照本发明的底盘转向臂1的实施例与图1和图2所示的实施例的不同处在于，倾斜面(斜边)14延伸经过比图1至图3所示的底盘转向臂明显更短的、凹形弯曲的边缘区域4弧长的部分长度。该斜边14基本沿弧长部分4.2延伸，该弧长部分位于近开口13处或基体2的凹陷10、11的、相互面向对方的末端之间。横向导臂1的臂2.1、2.2在弧长部分4.2处相互过渡至彼此。按照图4的实施实例中，倾斜面14的角度α和长度(深度)L沿面14的分布几乎不或极微弱地变化。
图5中所示的另一个按照本发明的底盘转向臂的实施例与图1和图2所示的实施例的不同处在于，倾斜面(斜边)14延伸经过比按照图1和图2的底盘转向臂明显更短的、凹形弯曲的边缘区域4的弧长的部分长度。在这种情况下，斜边14基本沿弧长部分4.3延伸，该弧长部分位于近开口13(或转向臂中心)处或挨着臂2.1的凹陷11的纵向部分。按照图5的底盘转向臂1中，倾斜面14的角度α和长度(深度)L沿面14的分布几乎不或极微弱地变化。
本发明的实施并不局限于附图示出的实施例。而是可以考虑无数的变体，这些变体使用在偏离这些实施例、所附权利要求中说明的本发明的设计中。例如，按照本发明的底盘转向臂1还可以沿凹形弯曲的边缘区域4的弧长部分具有两个或更多的相互连续的倾斜面(斜边)14，从横截面观察，倾斜面各自和与其相邻的、凹形弯曲的边缘区域4的面15呈范围在25°至75°间的角度。

Claims (12)

1.一种底盘转向臂(1)，所述底盘转向臂具有由板材制成的单壳基体(2)，在所述基体上设置有多个用于连接轴承部件的轴承区域，所述基体(2)通过所述轴承部件能够与车身和机动车的车轮悬架的运动部分连接，其中，所述基体(2)具有两个相互过渡至彼此的臂(2.1、2.2),所述臂限定出基体平面(3)和所述基体的凹形的边缘区域(4)，其中，该凹形的边缘区域(4)从轮侧的轴承区域(5.1)延伸至车身侧的轴承区域(5.3)并相对于所述基体平面(3)弯曲，其特征在于，所述凹形的边缘区域(4)至少沿弧长部分(4.2、4.3)具有至少一个与斜边相同的倾斜面(14)，从横截面观察，所述倾斜面和与其相邻的、所述凹形的边缘区域的面(15)呈范围在25°至75°间的角度(α)，其中所述弧长部分(4.2、4.3)占所述凹形的边缘区域(4)的弧长的至少10％，并且其中从横截面观察，所述倾斜面(14)具有范围在5mm到20mm的长度(L)。
2.根据权利要求1所述的底盘转向臂，其特征在于，所述弧长部分(4.2、4.3)占所述凹形的边缘区域(4)的弧长的至少20％。
3.根据权利要求1或2所述的底盘转向臂，其特征在于，所述倾斜面(14)和与其相邻的、所述凹形的边缘区域(4)的面(15)所呈的角度(α)沿所述弧长部分变化，其中，所述变化为至少5°。
4.根据权利要求1所述的底盘转向臂，其特征在于，所述倾斜面(14)的长度(L)沿所述弧长部分变化，其中，所述变化为至少1mm。
5.根据权利要求1所述的底盘转向臂，其特征在于，具有倾斜面(14)的所述弧长部分(4.2、4.3)与基体区域交叉，在所述基体区域中两个所述臂(2.1、2.2)相互过渡至彼此。
6.根据权利要求1所述的底盘转向臂，其特征在于，所述基体平面(3)通过圆形棱(R1)过渡至所述倾斜面(14)。
7.根据权利要求1所述的底盘转向臂，其特征在于，所述倾斜面(14)通过圆形棱(R2)过渡至所述与所述倾斜面相邻的、所述凹形的边缘区域(4)的面(15)。
8.根据权利要求1所述的底盘转向臂，其特征在于，所述基体(2)在各个所述轴承区域上具有开放的横截面形状。
9.根据权利要求1所述的底盘转向臂，其特征在于，所述板材具有范围在2mm至6mm内的厚度和范围在350MPa至1200MPa内的抗拉强度。
10.根据权利要求1所述的底盘转向臂，其特征在于，所述基体(2)由双相钢、复杂相钢或热力机械轧制的冷成型钢制成。
11.根据权利要求3所述的底盘转向臂，其特征在于，所述变化为至少10°。
12.根据权利要求4所述的底盘转向臂，其特征在于，所述变化为至少为2mm。
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