DE10007193C2

DE10007193C2 - Querlenker für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10007193C2
Application number: DE10007193A
Authority: DE
Inventors: Shaolin Wang; Wigbert Christophliemke
Original assignee: Benteler Deustchland GmbH
Current assignee: Benteler Deustchland GmbH
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2000-02-17
Publication date: 2001-12-13
Anticipated expiration: 2020-02-18
Also published as: DE10007193A1

Description

In der Kraftfahrzeugindustrie werden für Karosserie- und Fahrwerkskompo nenten der Kraftfahrzeuge bislang bevorzugt unlegierte und niedrig legierte Stähle sowie Leichtmetallwerkstoffe eingesetzt. Hierbei stellen unlegierte und niedrig legierte Stähle einen Kompromiss zwischen der Umformbarkeit und der Streckgrenze des Werkstoffs dar, da mit steigender Streckgrenze im allgemeinen die Umformbarkeit des Werkstoffs sinkt und die nach einer Kaltumformung verbleibende Restbruchdehnung verringert wird. Daraus folgt, dass höherfeste Stähle oftmals nur durch Warmumformung zu Endpro dukten verarbeitet werden können.

Unlegierte und niedrig legierte Stähle sind nicht korrosionsbeständig und gerade im Kraftfahrzeugbereich starken Umwelteinflüssen ausgesetzt, bei spielsweise durch korrosiv wirkende Streusalze. Dadurch werden kostenintensive Oberflächenversiegelungen erforderlich, um Korrosionen zu ver hindern.

Die im Kraftfahrzeugbereich eingesetzten Leichtmetallwerkstoffe, wie insbe sondere Aluminium, ermöglichen im Vergleich zu den sonst üblichen Stahl konstruktionen eine Gewichtsreduzierung und weisen auch eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit auf. Ihr Einsatz bei der Herstellung von Karosserie bauteilen oder Fahrwerkskomponenten erfordert jedoch nicht unerhebliche, teilweise sogar recht aufwendige konstruktive Änderungen an der Bauteil gestaltung.

Aus der DE 197 58 292 A1 geht ein Stabilisator für Kraftfahrzeuge hervor, der einen annähernd runden Querschnitt aufweist und aus mehreren Stabili satorabschnitten besteht. Die Stabilisatorabschnitte sind jeweils so dimen sioniert, dass sie eine quasi-gleiche Schwingfestigkeit aufweisen.

Die DE 28 05 007 A1 offenbart ebenfalls einen Stabilisator für Kraftfahr zeuge mit einem kreisringförmigen Querschnitt. Er besitzt eine Konfiguration aus U-Schenkeln und einem U-Steg, wobei in den bogenförmigen Über gangsbereichen zwischen den Schenkeln und dem Steg und/oder in den Lagerbereichen ein größeres Widerstandsmoment vorgesehen ist als in den übrigen Bereichen.

Aus den Patent Abtracts of Japan 5-16628 (A) M-1423 June 3, 1993, Vol. 17/No. 288 ist es zur Vermeidung der Rostbildung bei einem Lenker eines Fahrzeugs bekannt, diesen Lenker aus miteinander verschweißten Blechen zu bilden und den Hohlraum mit Schaum zu füllen.

Im Umfang der DE 87 07 020 U1 ist ein Lenker für eine Gummi- oder Dreh stabfederachse bekannt, der aus zwei Lenkerhälften aus gleich ausgebilde ten Pressteilen aus Stahlblech gebildet ist, welche am umlaufenden Rand nach innen umgebördelt und in einer um 180° gegeneinander verdrehten Lage miteinander verschweißt sind.

Aus der, DE 195 30 055 A1 ist es bekannt, unter anderem auch Querlenker im Fahrzeugbau durch Innenhochdruck-Umformung zu erzeugen.

Der Erfindung liegt, ausgehend vom Stand der Technik, die Aufgabe zugrunde, einen Querlenker für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, der bei höhe rer Energieaufnahme und besserer Umformbarkeit dennoch gewichtsredu ziert hergestellt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen.

Danach ist ein Querlenker für ein Kraftfahrzeug jetzt als hohle Edelstahl- Konfiguration gestaltet und zwischen den Enden mindestens partiell ausgeschäumt.

Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass sich bei Einsatz von Edelstählen ein großes Einsparungspotenzial durch die Möglichkeit der Kaltumformung bietet. Aufgrund der bei der Kaltumformung erzielbaren hohen Material festigkeit ist auch die Fertigung von Querlenkern komplexerer Geometrie möglich. Hinsichtlich seines Festigkeits- und Belastungsverhaltens sowie unter den Gesichtspunkten der Gewichtsoptimierung und Lebensdauer ist ein Querlenker gemäß der Erfindung besonders vorteilhaft. Er weist eine deutlich höhere Energieaufnahme als die bislang eingesetzten Querträger auf. Die Umformbarkeit des Werkstoffs beim Pressen, Biegen und Hydroformen wird erhöht und damit die Prozesssicherheit weiter stabilisiert. Ein wei terer Vorteil ist die jetzt nicht mehr notwendige Oberflächenbehandlung. Sie kann eingespart werden, da die Rostbeständigkeit durch die Verwendung von Edelstahl gewährleistet ist.

Durch die mindestens partielle Ausschäumung des Querlenkers kann in Verbindung mit dem Edelstahl das Gewicht um bis zu ca. 20% bis 35% gesenkt werden. Trotzdem bewirkt der Schaum eine Erhöhung der Dauerfestigkeit und Knicksteifigkeit bei einem Crashfall. Ebenso wirkt sich die Ausschäumung positiv auf das Schwingungsverhalten des Querlenkers aus. Die Ausschäumung erhöht die Knicksteifigkeit im Bereich der durch die Konstruktion bestimmten Durchbiegung. Ferner führt eine Ausschäumung zu einer Abstützung der inneren Rohrwand und damit zu einer Erhöhung des Energieaufnahmevermögens und der Beulsteifigkeit. Auf diese Weise wird einem Einbeulen des Querlenkers entgegengewirkt. Des Weiteren führt die Ausschäumung zu einer Unterstützung der durch die Fertigungsprozesse geschwächten Wände. Hierdurch können unter Dauerlast möglicherweise auftretenden Schäden, wie Rissbildungen, entgegengewirkt bzw. diese Schäden ganz vermieden werden. Durch die gezielte Ausschäumung ist sogar eine Wanddickenreduktion in weniger belasteten Bereichen denkbar.

Weiterhin zeichnet sich der erfindungsgemäße Querlenker durch ein sehr gutes Schwingungsverhalten aus, da die Ausschäumung zu einer Erhöhung der Dämpfung des Querlenkers führt. Eigenschwingungen des Querlenkers werden durch die Ausschäumung gedämpft. Kritische Schwingungsbereiche im Betrieb werden vermieden.

Der erfindungsgemäße Querlenker kann gemäß Anspruch 2 aus zwei tiefge zogenen, dann miteinander verschweißten und anschließend ausge schäumten Schalen aus Edelstahl gebildet sein.

Eine weitere Ausführungsform wird in den Merkmalen des Anspruchs 3 ge sehen. Danach besteht der Querlenker aus einem gezogenen oder längsge schweißten, gegebenenfalls mittels hydraulischem Innenhochdruck umge formten, anschließend endseitig geprägten und dann zwischen den Enden ausgeschäumten Rohr.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von zwei in den Zeichnungen darge stellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in der Draufsicht einen Querlenker für ein Kraftfahrzeug;

Fig. 2 eine Ansicht auf den Querlenker gemäß dem Pfeil II der Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Querlenker entlang der Linie III-III der Fig. 1 in Richtung der Pfeile IIIa;

Fig. 4 einen Querschnitt durch den Querlenker entlang der Linie IV-IV der Fig. 1 in Richtung der Pfeile IVa;

Fig. 5 einen Querschnitt durch den Querlenker entlang der Linie V-V der Fig. 1 in Richtung der Pfeile Va;

Fig. 6 in der Draufsicht einen Querlenker für ein Kraftfahrzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform und

Fig. 7 eine Ansicht auf den Querlenker der Fig. 6 in Richtung des Pfeils VII.

In der Fig. 1 ist mit 1 ein Querlenker für ein Kraftfahrzeug bezeichnet. Der im Querschnitt überwiegend rechteckige Querlenker 1 setzt sich, wie insbe sondere die Fig. 2 erkennen lässt, aus einer Oberschale 2 und einer Un terschale 3 zusammen, die beide aus tiefgezogenem Edelstahl bestehen. Die Schalen 2 und 3 sind umfangsseitig mit einer Naht 4 verschweißt.

Die Enden 5, 6 des Querlenkers 1 sind flach geprägt. In das eine Ende 5 wird eine Zunge 7 eines in strichpunktierter Linienführung angedeuteten Ku gelstangenlagers 8 eingesetzt und mit dem Ende 5 vernietet (Fig. 1 bis 3).

Das andere Ende 6 dient der Aufnahme eines ebenfalls in strichpunktierter Linienführung angedeuteten Gummilagers 9 (Fig. 1, 2 und 5).

Des Weiteren ist zu erkennen, dass im äußeren Bogenbereich des Querlen kers 1 ein endseitig im Querschnitt rechteckiger Fortsatz 10 vorgesehen ist, welcher der Festlegung eines ebenfalls in strichpunktierter Linienführung angedeuteten Gummilagers 11 dient.

Zwischen den Enden 5 und 6 ist der Querlenker 1 zumindest partiell mit einem 2-Komponenten-Schaum verfüllt.

Die Konfiguration des in den Fig. 6 und 7 dargestellten Querlenkers 1a entspricht prinzipiell derjenigen des Querlenkers 1 der Fig. 1 bis 5.

Der Unterschied ist der, dass der Querlenker 1a aus einem gebogenen und insbesondere durch Innenhochdruckumformen umgestalteten Edelstahlrohr 12 rechteckigen Querschnitts besteht.

Auch hierbei sind die Enden 5, 6 in der aus den Fig. 2 und 5 erkennba ren Weise geprägt. Das eine Ende 5 dient der Aufnahme einer Zunge 7 eines Kugelstangenlagers 8, während das andere Ende 6 der Aufnahme eines angedeuteten Gummilagers 9 dient.

Im äußeren Krümmungsbereich des Querlenkers 1a ist beim Innenhochdruckumformen eine Konsole 13 mitausgeformt, die endseitig den aus der Fig. 4 erkennbaren Querschnitt hat. Auch diese Konsole 13 dient der Aufnahme eines Gummilagers 11.

Wie bei der Ausführungsform der Fig. 1 bis 5 ist bei der Ausführungs form der Fig. 6 und 7 der Bereich zwischen den beiden geprägten Enden 5, 6 wenigstens bereichsweise mit einem 2-Komponenten-Schaum verfüllt.

Bezugszeichenaufstellung

1

Querlenker

1

a Querlenker

2

Oberschale v.

1

3

Unterschale v.

1

4

Schweißnaht

5

Ende v.

1

u.

1

a

6

Ende v.

1

u.

1

a

7

Zunge v.

8

Kugelstangenlager

9

Gummilager

10

Fortsatz

11

Gummilager

12

Edelstahlrohr

13

Konsole

Claims

1. Querlenker für ein Kraftfahrzeug, der als hohle Edelstahl-Konfiguration gestaltet und zwischen den Enden (5, 6) mindestens partiell ausgeschäumt ist.

2. Querlenker nach Anspruch 1, der aus zwei tiefgezogenen, dann miteinander verschweißten und anschließend ausgeschäumten Edel stahlschalen (2, 3) gebildet ist.

3. Querlenker nach Anspruch 1, der aus einem gezogenen oder längsge schweißten, gegebenenfalls mittels hydraulischem Innenhochdruck um geformten, anschließend endseitig geprägten und dann zwischen den Enden (5, 6) ausgeschäumten Edelstahlrohr (12) besteht.