DE10115373C1

DE10115373C1 - Gelenkstütze für ein Kolben-Zylinderaggregat

Info

Publication number: DE10115373C1
Application number: DE10115373A
Authority: DE
Inventors: Guenther Handke
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2002-10-17
Anticipated expiration: 2021-03-29
Also published as: US6881004B2; US20020141817A1; FR2822910B1; FR2822910A1

Abstract

Einteilige als Biegeformteil ausgeführte Gelenkstütze, umfassend zwei beabstandete Stützkörper mit einer Öffnung für die Aufnahme eines äußeren Mantels eines Kolben-Zylinderaggregates, wobei zwischen den Stützkörpern ein Verbindungssteg und Laschen zur Anbindung des Kolben-Zylinderaggregates an ein Gelenk ausgeführt sind, wobei der Verbindungssteg zwischen den beabstandeten Stützkörpern und die Laschen zur Anbindung an ein Gelenk miteinander verbunden und u-förmig zueinander angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine einteilige als Biegeformteil ausgeführte Gelenkstütze gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Aus der EP 0 716 943 A1 ist eine einteilige als Biegeformteil ausgeführte Ge lenkstütze, umfassend zwei beabstandete Stützkörper mit einer Öffnung für die Aufnahme eines äußeren Mantels eines Kolben-Zylinderaggregates, wobei zwi schen den Stützkörpern ein Verbindungssteg und Laschen zur Anbindung des Kolben-Zylinderaggregates an ein Gelenk ausgeführt sind, bekannt.

Ausgehend von einem ebene Blechrohling werden endseitige Stützkörper ausge stanzt und anschließend durch mehrfaches Biegen zu einer Gelenkstütze gebo gen. Die Länge des Blechrohlings setzt sich aus der Länge des Verbindungsstegs zwischen den Stützkörpern und jeweils einem Anteil für die Laschen zur Anbin dung an ein Gelenk zusammen. Die Breite ergibt sich aus dem Abstand und der Länge der Laschen.

Die DE 196 47 411 C1 beschreibt eine Befestigungskonsole für einen Schwin gungsdämpfer, die ebenfalls in der Bauform eines einteiligen Biegeteils ausgeführt ist. Bei den Bauformen nach den Fig. 1 bis 3 werden in einem ebenen Blechroh ling parallele Schnitte ausgeführt, die ein späteres Schalenteil bestimmen. An schließend wird aus dem Blechrohling eine u-förmige Konsole geformt, die ein hülsenförmiges Umfangsteil aufweist. Anschließend formt man einen Kragen an die Ränder des Umfangsteils. Die Umfangsschnitte erstrecken sich bis in Quer stege, so dass das Schalenteil teilweise zweilagig ausgeführt und teilweise radial ausgestellt ist, damit das zur Mitte ausgerichtete Schalenteil denselben Innen durchmesser aufweisen kann, wie das nun zweigeteilte Umfangsteil. Wie man der Beschreibung entnehmen kann, ist die Herstellung der Befestigungskonsole ziemlich anspruchsvoll. Man hat zwar mit dem Kragen das Umfangsteil verstärkt, doch ist ein derartiges Umfangsteil hinsichtlich der Festigkeit einem Stützkörper entsprechend der EP 0 716 943 A1 prinzipbedingt unterlegen.

Die JP 03-37 441 A betrifft eine Gelenkstütze, die als Biegeformteil ausgeführt ist. Die Gelenkstütze umfasst zwei beabstandete Stützkörper mit einer Öffnung für die Aufnahme eines äußeren Mantels eines Kolben-Zylinderaggregates, wobei zwischen den Stützkörpern ein Verbindungssteg und Laschen zur Anbindung des Kolben-Zylinderaggregates an ein Gelenk ausgeführt sind. Die Laschen und der Verbindungsssteg sind u-förmig zueinander ausgerichtet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein, eine Gelenkstütze zu realisieren, die mit möglichst wenigen und einfachen Umformschritten ein hohes Maß an Festig keit garantiert.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Patentanspruch 1 gelöst.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass einerseits eine be sonders einfache Gelenkstütze vorliegt, die aber im Vergleich zum aufgezeigten Stand der Technik höhere Festigkeitswerte aufweist, da der Verbindungssteg die Laschen trägt. Des weiteren ist die von dem Verbindungssteg und den dazu u förmig angeordneten Laschen gebildete Aufnahme an den axialen Enden offen, so dass unterschiedlich lang ausgeführte Gelenke aufgenommen werden können.

Des weiteren kann die Gelenkstütze aus einem vergleichsweise kleineren Blech rohling hergestellt werden, da die Blechrohlinglänge von dem Außendurchmesser der beiden Stützkörper und der Länge des Verbindungssteges bestimmt wird.

Die Gelenkstütze kann auch für höhere Belastungen verwendet werden. Die Hül se und der Verbindungssteg bilden einen doppellagigen Abschnitt, der sich fes tigkeitssteigernd auswirkt.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung sind beide Stützkörper als Hülse ausge führt und ausgehend von den jeweiligen Befestigungsstellen in Richtung des je weils anderen Stützkörpers ausgerichtet, wobei sich die gegenüberliegende Stirn fläche des Stützkörpers berühren. Bei einer Krafteinleitung auf einen Stützkörper, z. B. bei der Montage der Gelenkstütze auf den äußeren Mantel eines Schwin gungsdämpfers, stützen sich die Stützkörper gegenseitig ab.

Man kann auch vorsehen, dass die beiden Stützkörper miteinander verschweißt sind.

Alternativ oder in Kombination kann auch mindestens eine in Richtung des ande ren Stützkörpers ausgerichtete Hülse mit dem Verbindungssteg verschweißt sein. Damit wird insbesondere bei sehr dünnen Blechstärken eine Festigkeitssteigerung erzielt.

Um die Laschen auch für größere axiale Kraftaufnahmen einsetzen zu können, erstrecken sich die Laschen axial über die gesamte Länge des Verbindungssteges.

Damit der Verbindungssteg möglichst wenig Bauraum benötigt, weist der Verbin dungssteg eine bogenförmige, der Außenkontur des Mantels angepaßte Quer schnittsform auf.

Einen besonderen Vorteil kann man insbesondere dann erzielen, wenn der Ver bindungssteg mit dem Mantel des Kolben-Zylinderaggregates verschweißt ist.

Es wurde bereits beschrieben, dass der Stützkörper einen Rand aufweist, um ei nen Freischnitt zwischen der Hülse des Stützkörpers und dem Verbindungssteg nach Möglichkeit zu vermeiden. Um aber trotzdem eine Anlage des Verbindungs steg am Mantel zu erleichtern, ist zwischen dem Stützkörper und dem Verbin dungssteg in Richtung des Mantels ein Übergangsbogen ausgeführt ist, der die radiale Ausdehnung des Randes vom Stützkörper bezogen auf den Mantel aus gleicht.

Alternativ zu einer Hülse am Stützkörper kann man auch vorsehen, dass der Stützkörper an der Aufnahme mindestens eine zungenartige Befestigungslasche aufweist, die mit dem Mantel in Wirkverbindung steht. Eine Lasche läßt sich mit einem deutlich geringeren Umformaufwand herstellen.

Um einen möglichst guten Kontakt zum Mantel des Kolben-Zylinderaggregates zu erreichen, weist die Befestigungslasche eine bogenförmige Querschnittsform auf, die der Außenkontur des Mantels angepaßt ist.

Im Hinblick auf eine gute Befestigung der Gelenkstütze am Mantel weisen die Aufnahmen in den Stützkörpern unterschiedliche Durchmesser auf und an Halte flächen des Mantels anliegen. Aufgrund der unterschiedlichen Durchmesser der Aufnahmen kann der Mantel gestuft ausgeführt sein und damit im Bereich der Stufe mindestes eine Haltefläche für die Gelenkstütze darzustellen. Eine derartige Ausgestaltung ist besonders dann interessant, wenn der Werkstoff des Mantels oder der Gelenkstütze weniger schweißgeeignet ist.

Dazu besteht zum Beispiel die Möglichkeit, dass ein Stützkörper mit einer seiner radial verlaufenden Flächen an einer Haltefläche des Mantels anliegt.

So kann beispielsweise der Stützkörper mit einer Stirnfläche seiner Hülse an der Haltefläche anliegen.

Um mit einem geringen Aufwand für den Verbindungssteg den Durchmesserun terschied zwischen den Aufnahmen ausgleichen zu können, ist der Verbindungs steg auf einem größeren Teilkreis ausgeführt als der Stützkörper.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1-8 Verschiedene Ausführungen einer Gelenkstütze als Biegeteil

Die Fig. 1a zeigt in perspektivischer Darstellung eine Gelenkstütze 1, die einen oberen Stützkörper 3 und einen beabstandeten unteren Stützkörper 3 aufweist, wobei zwischen den Stützkörpern 3; 5 ein Verbindungssteg 7 ausgeführt ist. Die Stützkörper 3; 5 verfügen über eine Öffnung 8; 9 zur Aufnahme eines nicht dar gestellten äußeren Mantels eines Schwingungsdämpfers. Eine Hülse 11; 13 be grenzt die radiale Ausdehnung der Öffnung 8; 9, wobei die Hülse 11; 13 von ei nem umlaufenden Rand 15; 17 eingefasst ist, der in etwa der Wandstärke eines Blechrohlings 19 entspricht, wie er in Fig. 1d dargestellt ist.

Die Länge des Blechrohlings 19 bestimmt sich aus den Durchmessern der Stütz körper 3; 5 zuzüglich der Länge des Verbindungsstegs 7. In einem ersten Verfah rensschritt wird der Blechrohling hergestellt. Zur Anbindung an ein Gelenk, z. B. einer Fahrzeugachse, verfügt die Gelenkstütze über zwei parallele Laschen 21; 23, die im Endfertigungszustand einstückig zusammen mit dem Verbindungssteg 7 u-förmig zueinander angeordnet sind. Die Laschen 21; 23 erstrecken sich über die gesamte Länge des Verbindungsstegs 7 und verfügen über Queröffnungen 21a; 23a zur Aufnahme von Befestigungsmitteln. Damit berechnet sich die Breite des Blechrohlings 19 aus der Breite des Verbindungssteges 7 und den Breiten der Laschen 21; 23.

In einem weiteren Verfahrensschritt werden die Öffnungen 8; 9 zur Aufnahme des äußeren Mantels des Schwingungsdämpfers eingeschnitten und zur Hülse 11; 13 ausgeformt. Dabei wird eine Hülse 11 in die eine und die andere Hülse 13 der Stützkörper 3; 5 ausgehend von der Ebene des Blechrohlings 7 in die Gegen richtung gezogen.

Am Ende der Umformvorgänge liegt die in Fig. 1c dargestellte Gelenkstütze 1 vor, bei der ein Stützkörper 3 in Richtung des anderen Stützkörpers 3 ausgerich tet ist und ein Teil des Verbindungssteges 7 und die Hülse 13 parallel verlaufen. Die Bemessung der Ränder 15; 17 in etwa der Wandstärke des Blechrohlings 19 hat, wie man aus dieser Figur leicht erkennt, den Vorteil, dass nach dem Um formvorgang die Stützkörper 3; 5 auf einer gemeinsamen Achse liegen und der Umformaufwand für die Laschen 21; 23 und den Verbindungssteg 7 denkbar ge ring sind. Des weiteren müssen in den Blechrohling an den Übergängen des Ver bindungssteges 7 zu den Rändern 15; 17 der Stützkörper 3; 5 keine Freischnitte für die Umformung der Stützkörper zum Verbindungssteg vorgenommen werden.

Man kann den mit seiner Hülse 13 parallel zum Verbindungssteg 7 verlaufenden Stützkörper 5 mit dem Verbindungssteg zusätzlich mit einer Schweißnaht 25 verbinden, um die Festigkeit der gesamten Gelenkstütze 1 zu steigern.

Die Figurengruppe 2a-2d zeigt eine Abwandlung zur Fig. 1 in der Form, dass die Hülsen 11; 13 im Blechrohling in dieselbe Richtung geformt sind und im Fer tigzustand jeweils spiegelbildlich nach axial außerhalb des Verbindungssteges 7 angeordnet sind. Diese Variante lässt sich besonders leicht herstellen.

Mit der Figurengruppe 3a-3d soll verdeutlicht werden, dass es auch durchaus sinnvoll sein kann, beide Hülsen 11; 13 axial zueinander auszurichten. Es ergibt sich eine besonders kurzbauende Gelenkstütze 1, die zu dem optional mit jeweils einer Schweißnaht 25 mit dem parallel verlaufenden Verbindungssteg 7 verbun den werden kann.

Die Figurengruppe 4a-4d stellt eine Weiterentwicklung der Figurengruppe 3 dar. Die Länge der Hülsen 11; 13 der Stützkörper 3; 5 ist derart bemessen, dass sich die zueinander ausgerichteten Stirnfläche 27; 29 der Hülsen 11; 13 berühren und die Hülsen 11; 13 damit einen Rohrkörper bilden, dessen Länge der des Verbin dungssteges 7 entspricht. Man kann durch geeignete Schweißverfahren vorse hen, dass die Hülsenkörper verbunden werden und somit eine extrem stabile Ge lenkstütze vorliegt. Des weiteren besteht die Möglichkeit, die Hülsenkörper au ßenseitig über eine axial verlaufende Schweißnaht 31 mit dem Verbindungssteg 7 zu verbinden.

Die Fig. 5a-5d zeigen eine Weiterentwicklung einer Gelenkstütze 1 der Aus führung nach der Figurengruppe 2. Ausgehend vom Rand 15; 17 des Stützkör pers 11; 13 erstreckt sich ein Übergangsgsbogen 33; 35, der die radiale Ausdeh nung des Randes 15; 17 in Richtung eines Mantels 37 des Kolben- Zylinderaggregates ausgleicht. Der Übergangsbogen sorgt für einen günstigen Spannungszustand innerhalb der Gelenkstütze 1 und verhindert eine Rißbildung an dieser Stelle. Damit kann erreicht werden, dass der Verbindungssteg 7 am Mantel anliegt. Wie aus der Fig. 5b erkennbar ist, weist der Verbindungssteg eine bogenförmige Querschnittsform auf. Damit kann ein vollflächiger Kontakt des Verbindungssteges am Mantel erzielt werden.

Ein möglichst enger Kontakt zwischen dem Verbindungssteg 7 und dem Mantel 37 eröffnet die Möglichkeit, dass in Axialrichtung verlaufende Schweißnähte 39; 41 zwischen dem Verbindungssteg und dem Mantel ausgeführt werden können. Bei Bedarf können im Verbindungssteg und in den Laschen Ausnehmungen 43 ausgeführt werden, um die Masse der Gelenkstütze zu reduzieren.

Mit der Figurengruppe 6 soll verdeutlicht werden, dass die Stützkörper 11; 13 nicht unbedingt eine Hülse 11; 13 aufweisen müssen. So kann man an der Ab wicklung der Gelenkstütze nach Fig. 6d eine zungenartige Befestigungslasche 45 im Bereich der Aufnahme 9 erkennen, die an der fertigen Gelenkstütze in Achsrichtung des Kolben-Zylinderaggregates verläuft und ebenfalls eine bogenförmige Querschnittsform aufweist, um besonders zuverlässig mit dem Mantel 37 verschweißbar zu sein. Eine Befestigungslasche erfordert einen deutlich geringe ren Umformaufwand, wobei man den gesamten Auschnitt für die Aufnahme in mehrere Befestigungslaschen aufteilen kann.

Die Figurengruppe 7 ist ebenfalls aus der Variante nach Fig. 2 entwickelt und unterschiedet sich insbesondere dadurch, dass die Stützkörper 3; 5 einen unter schiedlichen Durchmesser aufweisen und sich axial an Haltefläche 47; 49 am Mantel 37 abstützen. Dazu ist der Mantel gestuft ausgeführt. Damit kann man die Gelenkstütze 1 axial auf den Mantel 37 des Kolben-Zylinderaggregates auf schieben und durch mindestens eine nach radial außen geprägte Haltefläche un terhalb des Stützkörpers 5 in beide Richtungen fixieren. Diese Art der Befesti gung bietet sich dann an, wenn ein aufwändig schweißbarer Werkstoff, wie zum Beispiel Aluminium, eingesetzt wird.

In der Figurengruppe 8 kommt ein Mantel entsprechend der Figurengruppe 1 zur Anwendung. Abweichend wird eine Gelenkstütze 1 gemäß der Figurengruppe 1 verwendet, bei der ebenfalls die Stützkörper 3; 5 einen unterschiedlichen Durch messer aufweisen und der Verbindungssteg 7 auf einem größeren Teilkreis aus geführt ist als der Stützkörper 3 mit dem kleineren Durchmesser. Die Hülse 13 stützt sich mit ihrer Stirnfläche 51 an der Haltefläche 47 des Mantels 37 ab.

Claims

1. Einteilige als Biegeformteil ausgeführte Gelenkstütze, umfassend zwei axial beabstandete Stützkörper, wobei mindestens einer der Stützkörper als eine Hülse ausgeführt und in Richtung des anderen Stützkörpers (3; 5) ausgerich tet ist, mit einer Öffnung für die Aufnahme eines äußeren Mantels eines Kol ben-Zylinderaggregates, wobei zwischen den Stützkörpern ein Verbindungs- Steg und Laschen zur Anbindung des Kolben-Zylinderaggregates an ein Ge lenk ausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungssteg (7) einseitig auf der, den Laschen (21; 23) zuge wandten Seite axial verlaufend zwischen den beabstandeten Stützkörpern (3; 5) angeordnet ist und mit den Laschen (21; 23) zur Anbindung an ein Gelenk derart verbunden ist, dass der Verbindugssteg (7) und die Laschen (21; 23) u-förmig zueinander angeordnet sind.

2. Gelenkstütze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Stützkörper (3; 5) als Hülse (11; 13) ausgeführt und ausgehend von den jeweiligen Befestigungsstellen in Richtung des jeweils anderen Stützkörpers (3; 5) ausgerichtet sind, wobei sich die gegenüberliegende Stirn fläche (27; 29) des Stützkörpers (3; 5) berühren.

3. Gelenkauge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stützkörper (3; 5) miteinander verschweißt sind.

4. Gelenkauge nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine in Richtung des anderen Stützkörpers (3) ausgerich tete Hülse (5) mit dem Verbindungssteg (7) verschweißt ist.

5. Gelenkauge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Laschen (21; 23) axial über die gesamte Länge des Verbin dungssteges (7) erstrecken.

6. Gelenkauge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungssteg (7) eine bogenförmige, der Außenkontur des Man tels (37) angepaßte Querschnittsform aufweist.

7. Gelenkauge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungssteg (7) zumindest über eine Teillänge am Mantel (37) anliegt.

8. Gelenkauge nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungssteg (7) mit dem Mantel (37) verschweißt ist.

9. Gelenkauge nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Stützkörper (3; 5) und dem Verbindungssteg (7) in Rich tung des Mantels (37) ein Übergangsbogen (33; 35) ausgeführt ist, der die radiale Ausdehnung des Randes (15, 17) vom Stützkörper (3; 5) bezogen auf den Mantel (37) ausgleicht.

10. Gelenkauge nach einem der Anspüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörper (3; 5) an der Aufnahme (8; 9) mindestens eine zungen artige Befestigungslasche (45) aufweist, die mit dem Mantel (37) in Wirkver bindung steht.

11. Gelenkauge nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungslasche (45) eine bogenförmige Querschnittsform auf weist, die der Außenkontur des Mantels (37) angepaßt ist.

12. Gelenkauge nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmen (8; 9) in den Stützkörpern (3; 5) unterschiedliche Durchmesser aufweisen und an Halteflächen (47; 49) des Mantels (37) anlie gen.

13. Gelenkauge nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stützkörper (3; 5) mit einer seiner radial verlaufenden Fläche (15; 51) an einer Haltefläche (47; 49) des Mantels (37) anliegt.

14. Gelenkauge nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörper (5) mit einer Stirnfläche (51) seiner Hülse (13) an der Haltefläche (47) anliegt.

15. Gelenkauge nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungssteg (7) auf einem größeren Teilkreis ausgeführt ist als der Stützkörper (3; 5).