DE10063928A1 - Verbindungsstück zum gelenkigen Verbinden von im Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges angeordneten Bauelementen - Google Patents
Verbindungsstück zum gelenkigen Verbinden von im Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges angeordneten BauelementenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verbindungsstück zum gelenkigen Verbinden von im Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges angeordneten Bauelementen und weist einen langgestreckten Metallkörper 1 und ein mit einem Kunststoffgehäuse 3 versehenes Gelenk 2 auf. Der langgestreckte Metallkörper 1 ist in zwei Endbereiche 9, 10 und in einen zwischen diesen liegenden Mittelbereich 11 unterteilt, wobei zumindest einer der beiden Endbereiche 9 einen gegenüber dem Mittelbereich 11 wenigstens bereichsweise abweichenden Querschnitt aufweist sowie stirnseitig materialhomogen und vollständig geschlossen ausgebildet ist. Ferner ist das Gelenk 2 mit dem Endbereich 9 formschlüssig verbunden, wobei die formschlüssige Verbindung ausschließlich zwischen der Außenfläche des Endbereichs 9 und dem Kunststoffgehäuse 3 gebildet ist.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verbindungsstück zum gelenkigen Verbinden von im
Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges angeordneten Bauelementen.
Derartige Verbindungsstücke sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden je
nach Einsatzbereich unter anderem als Pendelstützen oder als Querlenker verwendet.
Aus der US 5 615 967 ist ein Kugelgelenkverbindungsstück bekannt, welches ein
Metallrohr aufweist, an dessen beiden Enden jeweils ein Kugelgelenk angeordnet ist.
Da beide Kugelgelenke identisch aufgebaut sind, wird im Folgenden die
Beschreibung der Kugelgelenke und deren Anbindung an das Rohr auf ein einziges
der Kugelgelenke beschränkt: Das Kugelgelenk weist ein mit einer Ausnehmung
versehenes faserverstärktes Kunststoffgehäuse mit einem teilweise in dieser
angeordneten Kugelzapfen auf, und im Inneren des Rohrs ist ein Kunststoffstopfen
eingesetzt, der gegen eine im Rohr vorgesehene Innenschulter fixiert ist. Die
Innenschulter ist durch die Ausbildung einer Radialnut in der äußeren Mantelfläche
des Rohres realisiert und derart weit von der Stirnseite des Rohres entfernt, dass der
Kunststoffstopfen zu dieser einen Abstand aufweist. Dadurch ist eine zylindrische
Kammer im Rohr ausgebildet, deren Boden durch den Kunststoffstopfen gebildet ist.
Stirnseitig ist das Rohr nach innen umgebogen, so dass der umgebogene Bereich des
Rohres einen mittig mit einer Öffnung versehenen Deckel für die zylindrische
Kammer bildet. Zum Befestigen des Kugelgelenkgehäuses ist die Kammer
vollständig mit Kunststoff gefüllt, der mit dem Kugelgelenkgehäuse eine Einheit
bildet. Ferner umschließt das Kugelgelenkgehäuse den äußeren Endbereich des
Rohres und greift dabei auch in die für die Ausbildung der Innenschulter vorgesehene
Nut ein.
Diese Art der Anbindung des Kugelgelenks an das Rohr ist sehr aufwendig. Ins
besondere muss zunächst eine Innenschulter im Rohr ausgebildet werden, wonach
der Stopfen in das Rohr einzusetzen ist. Dann wird das Rohr stirnseitig umgebogen,
so dass erst danach zum Beispiel unter Anwendung des Spritzgussverfahrens das
Kugelgelenkgehäuse gebildet bzw. an das Rohr angebunden werden kann.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungsstück
zum gelenkigen Verbinden unterschiedlicher Bauelemente zu schaffen, dessen
Herstellung vereinfacht und damit kostengünstiger zu realisieren ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verbindungsstück zum gelenkigen
Verbinden von im Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges angeordneten Bauelementen mit
den Merkmalen nach dem Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind
in den Unteransprüchen beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verbindungsstück zum gelenkigen Verbinden von im Fahrwerk
eines Kraftfahrzeuges angeordneten Bauelementen weist einen langgestreckten Metall
körper und ein mit einem Kunststoffgehäuse versehenes Gelenk auf. Der Metallkörper ist
in zwei Endbereiche und in einen zwischen diesen liegenden Mittelbereich unterteilt,
wobei zumindest einer der beiden Endbereiche einen gegenüber dem Mittelbereich
wenigstens bereichsweise abweichenden Querschnitt aufweist sowie stirnseitig material
homogen und vollständig geschlossen ausgebildet ist. Ferner ist das Gelenk mit dem End
bereich formschlüssig verbunden, wobei die formschlüssige Verbindung ausschließlich
zwischen der Außenfläche des Endbereichs und dem Kunststoffgehäuse gebildet ist.
Da der Endbereich des erfindungsgemäßen Verbindungsstücks stirnseitig materialhomogen
geschlossen ist, ist kein Kunststoffstopfen mehr erforderlich, der in das Rohr gegen eine
Innenschulter gebracht werden muss. Somit entfällt zum einen der Aufwand für die
Herstellung des Kunststoffstopfens und zum anderen der Herstellungsschritt des
Einschiebens des Kunststoffstopfens in das Innere des Rohres. Hierdurch ist die
Herstellung vereinfacht und kostengünstiger realisierbar. Da ferner der Endbereich des
erfindungsgemäßen Verbindungsstücks stirnseitig vollständig geschlossen ist, ist auch kein
Material von dem Gelenkgehäuse in das Innere des Verbindungsstücks eingebracht, was zu
einer Materialeinsparung und somit ebenfalls zu einer Kostenreduzierung führt.
Die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung weist aufgrund der Kombination von
Kunststoff und Metallkomponenten eine geringere Masse als eine herkömmliche
Verbindungsvorrichtung auf, bei der neben dem langgestreckten Metallkörper auch
das Gelenkgehäuse aus Metall hergestellt ist, so dass mit der erfindungsgemäßen
Verbindungsvorrichtung eine Gewichtseinsparung und somit auch eine Reduzierung
des Kraftstoffverbrauchs erzielt werden kann.
Das Gelenk kann als Gummigelenk ausgelegt sein, wobei ein Gelenkzapfen über ein
Elastomer mit dem Kunststoffgehäuse verbunden ist. Derartige Gummigelenke
weisen ein geringes Gewicht auf und sind kostengünstig herzustellen. Bevorzugt ist
das Gelenk jedoch als Kugelgelenk ausgebildet, da Kugelgelenke im Vergleich zu
Gummigelenken im Allgemeinen eine höhere Lebensdauer aufweisen, eine größere
Kraftaufnahme erlauben und einem geringeren Verschleiß unterliegen.
Das Kunststoffgehäuse des Gelenks kann mehrteilig ausgebildet sein, wobei die
unterschiedlichen Teile beim Zusammenbau des Gelenks über Kunststoffschnapp
verbindungen oder über Kunststoffschweißen miteinander verbunden werden.
Bevorzugt ist das Gehäuse aber als einstückiges Kunststoffspritzteil ausgebildet,
welches durch Umspritzen des Endbereichs ausgebildet wird.
Der langgestreckte Metallkörper kann einen beliebigen Querschnitt aufweisen und als Rohr
oder als massiver Stab ausgeführt sein, wobei der Metallkörper insbesondere aus
Aluminium oder Stahl hergestellt ist.
Ist der Metallkörper als Rohr ausgebildet, so kann der Endbereich zum Beispiel durch
einen einstückig mit dem Rohr ausgebildeten und aus dem gleichen Material wie dieses
hergestellten Deckel stirnseitig geschlossen sein. Bevorzugt ist aber das Rohr an zumindest
einem seiner Enden zum Ausbilden des ersten Endbereichs verformt bzw. zusammen
gedrückt. Durch die Verformung des Rohres im Endbereich ist dieses stirnseitig
vollständig geschlossen, wobei der Endbereich, bis auf einen Übergangsbereich, einen
ebenen, scheibenähnlichen Körper bildet, der nachfolgend als Flachprofil bezeichnet wird.
Dieses Flachprofil weist zumindest bereichsweise eine Ausdehnung auf, die über die
Ausdehnung des Rohrs hinausgeht, so dass der Formschluss über die Außenkontur des
Flachprofils gewährleistet werden kann.
Ferner kann das Flachprofil mit einem durchgehenden Loch versehen sein, von welchem
das Flachprofil senkrecht zur Flachprofil-Ebene (das ist die ausgezeichnete Ebene des
Flachprofils) durchdrungen ist. Durch die Ausbildung dieses Loches wird zum einen die
formschlüssige Verbindung unterstützt, zum anderen wird das Flachprofil durch dieses
Loch zu einer ringförmigen Struktur umgebildet, die gemäß einer Ausführungsform als
integrierte Versteifung bzw. Verstärkung des Gelenkgehäuses dient.
Ist der Metallkörper als massiver Stab ausgebildet, so kann auch dieser an einem
seiner Enden zum Ausbilden des Endbereichs zu einem Flachprofil verformt sein.
Auch können beliebig ausgestaltete Vertiefungen oder Erhebungen in der Oberfläche
des Endbereichs ausgebildet sein. Bevorzugt ist aber der massive Stab an zumindest
einem seiner Enden zum Ausbilden des Endbereichs mit wenigstens einer zumindest
teilweise umlaufenden Nut bzw. mit einer zumindest teilweise umlaufenden
Erhebung versehen.
Der andere der beiden Endbereiche kann in herkömmlicher Art und Weise ausgestaltet
sein. Bevorzugt sind jedoch beide Endbereiche in gleicher Weise ausgebildet, wobei der
andere Endbereich mit einem zweiten ein Kunststoffgehäuse aufweisenden Gelenk
formschlüssig verbunden ist. Dadurch werden der Herstellungsaufwand, die
Herstellungskosten und das Gewicht für das Verbindungsstück noch weiter reduziert.
Ist der langgestreckte Metallkörper an jedem seiner beiden Endbereiche zu einem
Flachprofil umgeformt und mit einem Gelenk versehen, so können die beiden
Flachprofile in einer gemeinsamen Ebene liegen. Hierbei sind die beiden Gelenke
entweder parallel oder um 180° gegenüber der Längsachse des Metallkörpers
zueinander verdreht ausgerichtet. Da im Fahrzeug aber häufig Bauelemente
miteinander verbunden werden müssen, die in unterschiedlichen Richtungen
verlaufend angeordnet sind, sind die den beiden Endbereichen zugeordneten
Flachprofile bevorzugt gegeneinander um die Längsachse des Metallkörpers verdreht
angeordnet. Somit sind die durch die beiden Flachprofile definierten Ebenen weder
identisch, noch verlaufen sie parallel zueinander. Mit dieser Ausgestaltung lassen
sich nun Bauelemente miteinander verbinden, deren Anschlussstellen für das
Verbindungsstück gegeneinander verdreht sind.
Die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung kann zum Beispiel als Spurstange,
als Spurstangenkopf oder als Querlenker ausgelegt sein, welcher einerseits mit dem
Fahrzeugaufbau und andererseits mit einem der Räder bzw. Radträger verbunden ist.
Bevorzugt ist das Verbindungsstück aber als Pendelstütze ausgebildet, welche einer
seits mit dem Ende eines Stabilisators und andererseits mit einem diesem Ende zuge
ordneten Radträger verbunden ist. Dabei muss die Pendelstütze nicht unmittelbar mit
dem Radträger verbunden sein, sondern kann auch mit diesem über einen an dem
Radträger befestigten Lenker mittelbar verbunden sein.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen unter
Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verbindungsstücks,
Fig. 2 eine Seitenansicht des langgestreckten Metallkörpers gemäß der ersten
Ausführungsform,
Fig. 3 eine teilweise im Schnitt dargestellte Draufsicht auf die erste Aus
führungsform und
Fig. 4 eine teilweise im Schnitt dargestellte Draufsicht auf eine zweite Aus
führungsform des erfindungsgemäßen Verbindungsstücks.
Aus Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungs
stücks ersichtlich, wobei an einem langgestreckten Metallkörper 1 aus Aluminium
ein erstes Kugelgelenk 2 angeordnet ist. Das Kugelgelenk 2 weist ein
Kunststoffgehäuse 3 und einen teilweise in diesem angeordneten Kugelzapfen 4 auf,
wobei das Kunststoffgehäuse als einteiliges Kunststoffspritzteil hergestellt ist und
den langgestreckten Metallkörper 1 an einem ersten seiner beiden Enden
bereichsweise umschließt. Am zweiten Ende des langgestreckten Metallkörpers 1 ist
ein zweites Kugelgelenk 5 vorgesehen, das ebenfalls ein Kunststoffgehäuse 6 und
einen teilweise in diesem angeordneten Kugelzapfen 7 aufweist. Auch dieses
Kunststoffgehäuse 6 ist als einteiliges Kunststoffspritzteil hergestellt, welches den
langgestreckten Metallkörper 1 an seinem zweiten Ende bereichsweise umschließt.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist das erste Kugelgelenk 2 ferner gegenüber dem
zweiten Kugelgelenk 5 um 90° um die Längsachse 8 des Verbindungsstücks verdreht
angeordnet. Die aufgrund der Verdrehung unterschiedliche Ausrichtung der
Kugelgelenke bzw. der Kugelzapfen ermöglicht das gelenkige Verbinden von zwei
Bauelementen, deren Anschlussstellen für das Verbindungsstück ebenfalls um 90°
verdreht angeordnet sind.
Aus Fig. 2 ist der langgestreckte Metallkörper 1 der ersten Ausführungsform ohne
die beiden Kugelgelenke 2 und 5 ersichtlich, wobei der langgestreckte Metallkörper 1
als Rohr ausgebildet und in zwei Endbereiche 9 und 10 sowie in einen zwischen
diesen liegenden Mittelbereich 11 unterteilt ist. Die beiden Enden des Rohres 1 sind
zum Ausbilden der beiden Endbereiche 9 und 10 zu einem Flachprofil verformt,
wodurch das Rohr stirnseitig an beiden Enden materialhomogen vollständig
verschlossen ist. Die beiden Flachprofile sind gegeneinander um einen Winkel von
90° um die Längsachse 8 des langgestreckten Metallkörpers 1 verdreht ausgebildet,
wobei ferner in jedem der Flachprofile ein Loch 12 bzw. 13 vorgesehen ist. Das Loch
12 durchdringt das dem ersten Endbereich 9 zugeordnete Flachprofil, wodurch eine
erste ringförmige Struktur gebildet ist, und das Loch 13 durchdringt das dem zweiten
Endbereich 10 zugeordnete Flachprofil, wodurch eine zweite ringförmige Struktur
geschaffen ist. Die beiden ringförmigen Strukturen dienen als Verstärkungen der
Kunststoffgehäuse 3 und 6.
Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht des ersten Kugelgelenks 2 gemäß der ersten Aus
führungsform. Danach ist die erste ringförmige Struktur in das erste Kunststoff
gehäuse 3 eingebettet, wodurch eine formschlüssige Verbindung zwischen dem
ersten Kunststoffgehäuse 3 und dem langgestreckten Metallkörper 1 ausgebildet ist.
Ferner ist zur Aufnahme des Kugelzapfens 4 in dem ersten Kunststoffgehäuse 3 eine
Ausnehmung bzw. ein Loch vorgesehen, welches von der ersten ringförmigen
Struktur umgeben ist. Durch diese Integration der ringförmigen Struktur in das
Kunststoffgehäuse 3 ist dessen Stabilität insbesondere in Bezug auf Kräfte erhöht, die
parallel zur Längsachse 8 des Verbindungsstücks wirken.
Nach der ersten Ausführungsform ist das zweite Kugelgelenk 5 in gleicher Weise wie
das erste Kugelgelenk 2 aufgebaut.
Aus der Fig. 4 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver
bindungsstücks ersichtlich, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsähnliche
Merkmale wie bei der ersten Ausführungsform bezeichnen. Gemäß dieser
Ausführungsform ist ein langgestreckter Metallkörper 1 als massiver Aluminium-
Stab ausgebildet, wobei in einem ersten seiner Endbereiche 9 eine Mehrzahl von
umlaufenden Nuten 14 und Erhebungen 15 zum Befestigen eines ersten
Kugelgelenkes 2 vorgesehen sind.
Das erste Kugelgelenk 2 weist ein Kunststoffgehäuse 3 auf, das durch Umspritzen
des ersten Endbereichs 9 ausgebildet ist, wobei das Kunststoffgehäuse 3 über die
Nuten 14 und die Erhebungen 15 formschlüssig mit dem langgestreckten
Metallkörper verbunden ist. Auch nach der zweiten Ausführungsform ist das zweite
Kugelgelenk 5 in gleicher Weise wie das erste Kugelgelenk 2 aufgebaut.
1
langgestreckter Metallkörper
2
erstes Kugelgelenk
3
erstes Kunststoffgehäuse
4
erster Kugelschaft
5
zweites Kugelgelenk
6
zweites Kunststoffgehäuse
7
zweiter Kugelschaft
8
Längsachse
9
erster Endbereich
10
zweiter Endbereich
11
Mittelbereich
12
erstes Loch
13
zweites Loch
14
Nut
15
Wulst bzw. Erhebung
Claims (8)
1. Verbindungsstück zum gelenkigen Verbinden von im Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges
angeordneten Bauelementen, mit einem in zwei Endbereiche (9, 10) und in einen zwischen
diesen liegenden Mittelbereich (11) unterteilten langgestreckten Metallkörper (1), wobei
zumindest einer der Endbereiche (9) einen gegenüber dem Mittelbereich (11) wenigstens
bereichsweise abweichenden Querschnitt aufweist, und mit einem ein Kunststoffgehäuse
(3) aufweisenden Gelenk (2), welches mit dem Endbereich (9) formschlüssig verbunden
ist, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung ausschließlich
zwischen der Außenfläche des Endbereichs (9) und dem Kunststoffgehäuse (3) gebildet ist
und dass der Endbereich (9) stirnseitig vollständig und materialhomogen geschlossen
ausgebildet ist.
2. Verbindungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenk (2) als
Kugelgelenk ausgebildet ist.
3. Verbindungsstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das
Kunststoffgehäuse (3) als einstückiges Kunststoffspritzteil ausgebildet ist.
4. Verbindungsstück nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
langgestreckte Metallkörper (1) aus einem Rohr hergestellt ist, wobei zumindest ein Ende
des Rohres zum Ausbilden des Endbereichs (9) zu einem Flachprofil verformt ist, in
welches ein durchgehendes Loch (12) vorgesehen ist.
5. Verbindungsstück nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
langgestreckte Metallkörper (1) aus einem massiven Stab hergestellt ist, wobei zumindest
ein Ende des Stabes zum Ausbilden des ersten Endbereichs (9) mit einer zumindest
teilweise umlaufenden Nut (14) bzw. mit einer zumindest teilweise umlaufenden Erhebung
(15) versehen ist.
6. Verbindungsstück nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
beide Endbereiche (10) in gleicher Weise ausgebildet sind und der andere der Endbereiche
(10) mit einem ein Kunststoffgehäuse (6) aufweisenden zweiten Gelenk (5) formschlüssig
verbunden ist.
7. Verbindungsstück nach den Ansprüchen 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die den
beiden Endbereichen (9, 10) zugeordneten Flachprofile gegeneinander um die Längsachse
(8) des langgestreckten Metallkörpers (1) verdreht angeordnet sind.
8. Verbindungsstück nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das
Verbindungsstück als Pendelstütze ausgebildet ist, welche einerseits mit dem Ende eines
Stabilisators und andererseits mit einem diesem Ende zugeordneten Radträger mittelbar
oder unmittelbar verbunden ist.
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