DE10127731A1

DE10127731A1 - Gelenkstange für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10127731A1
Application number: DE10127731A
Authority: DE
Inventors: Peter Bernhardt
Original assignee: TRW Fahrwerksysteme GmbH and Co KG
Current assignee: TRW Fahrwerksysteme GmbH and Co KG
Priority date: 2000-06-09
Filing date: 2001-06-07
Publication date: 2001-12-13
Also published as: US20010050469A1; DE20010341U1; JP2002061631A; US6666467B2

Abstract

Eine Gelenkstange (10) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Gelenkabschnitt (14, 16) und einem Stangenabschnitt (12) ist dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkabschnitt und der Stangenabschnitt im Bereich einer Verbindungsfläche (28) formschlüssig miteinander verbunden sind und aus verschiedenen Materialien bestehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gelenkstange für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Gelenkabschnitt und einem Stangenabschnitt.

Derartige Gelenkstangen finden beispielsweise im Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges als Spurstangen Verwendung. Diese Spurstangen sind im Fahrbetrieb hohen Belastungen ausgesetzt und müssen deshalb eine große Steifigkeit aufweisen. Andererseits besteht im Fahrzeugbau die allgemeine Forderung nach Gewichtsreduzierung sowohl unter dem Gesichtspunkt der Energieeinsparung, als auch, insbesondere im Bereich des Fahrwerks, zur Erhöhung des Fahrkomforts. Bisher verwendete Gelenkstangen bestehen meist aus einem Stangenabschnitt aus Stahl und einem daran beispielsweise durch Reibschweissen angebrachten Gelenk abschnitt mit einer gedrehten Gelenkpfanne und einem Kugelbolzen, beide ebenfalls aus Stahl, wobei der Kugelbolzen und die Gelenkpfanne erst nach dem Anschweissen zusammengefügt werden können, damit die Funktion des Gelenks durch den Schweißvorgang nicht beeinträchtigt wird.

Weiterhin ist es bekannt, Gelenkstangen aus Kunststoff herzu stellen, wobei der Stangenabschnitt und die Gelenkpfanne in einem Stück gespritzt und anschließend der Kugelbolzen eingesetzt wird. Mit diesen Kunststoffgelenkstangen kann gegenüber der Stahlausführung eine gewisse Gewichtsersparnis erreicht werden, obwohl der Stangenabschnitt im mittleren Bereich recht massiv ausgeführt werden muß, um die erforderliche Steifigkeit zu erreichen. Extrem nachteilig wirkt sich bei diesen Gelenkstangen jedoch der Umstand aus, daß zur Herstellung einer Gelenkstange mit einer anderen Länge, etwa für einen anderen Fahrzeugtyp oder bei einer Konstruktionsänderung des Fahrwerks, ein neues Werkzeug hergestellt werden muß.

Ein weiterer Nachteil, sowohl bei den Stahl- als auch bei den Kunststoffausführungen, besteht darin, daß beim Einsetzen des Kugel kopfes die Gelenkstange in ihrer Gesamtlänge gehandhabt werden muß, wobei wiederum für Gelenkstangen unterschiedlicher Länge eine Anpassung der Handhabungswerkzeuge erforderlich ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Gelenkstange zu schaffen, die gegenüber den bisher verwendeten eine Gewichtseinsparung bietet, einfach und insbesondere im Hinblick auf eine Serienproduktion ähnlicher Exemplare mit unterschiedlicher Länge kostengünstig herzustellen ist.

Zu diesem Zweck ist bei einer Gelenkstange der eingangs genannten Art vorgesehen, daß der Gelenkabschnitt und der Stangenabschnitt im Bereich einer Verbindungsfläche formschlüssig miteinander verbunden sind und aus verschiedenen Materialien bestehen. Auf diese Weise können für Gelenkstangen verschiedener Länge dieselben Gelenkab schnitte verwendet werden, die deshalb in höherer Stückzahl und damit kostengünstiger produziert werden können. Das Herstellen einer form schlüssigen Verbindung beeinträchtigt die Funktion des Gelenkab schnittes nicht, so daß dieser aus der Gelenkpfanne und dem Kugel zapfen bereits vor dem Verbinden mit dem Stangenabschnitt zusammen gefügt werden kann. Dabei muß nur der Gelenkabschnitt gehandhabt werden, der wesentlich kleiner ist als die gesamte Gelenkstange und außerdem für Gelenkstangen mit verschiedenen Längen einheitlich sein kann. Für den Stangenabschnitt kann kostengünstig ein handelsübliches Halbzeug verwendet werden, das entsprechend der gewünschten Dimension für die herzustellende Gelenkstange abgelängt ist. Für Gelenkabschnitt und Stangenabschnitt können jeweils Materialien verwendet werden, die genau die im jeweiligen Abschnitt geforderten Eigenschaften aufwei sen.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Stangenabschnitt aus einem elektrisch gut leitfähigen Material und der Gelenkabschnitt aus einem faserverstärkten Kunststoff. Der Gelenkab schnitt läßt sich dadurch sehr einfach und kostengünstig im Spritzguß verfahren herstellen und kann in einfacher Weise durch magnetische Verformung des Stangenabschnittes im Bereich der Verbindungsfläche zwischen den beiden Abschnitten sicher verbunden werden.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung und deren Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigt:

Fig. 1 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Gelenkstange; und

Fig. 2 eine teilweise angeschnittene, vergrößerte Ansicht des Details II aus Fig. 1.

Die in Fig. 1 gezeigte Gelenkstange 10 weist einen Stangen abschnitt 12 und zwei Gelenkabschnitte 14 und 16 auf. Die beiden Gelenkabschnitte 14 und 16 sind im wesentlichen gleich, aber mit dem Stangenabschnitt 12 so verbunden, daß sie um die Längsachse A des Stangenabschnittes 12 um 90° gegeneinander verdreht sind. Die Gelenkabschnitte können aber grundsätzlich unter einem beliebigen Winkel angeordnet sein. Der Gelenkabschnitt 14, der in Fig. 2 genauer dargestellt ist, besteht aus einer Gelenkpfanne 18 mit einem radial abstehenden Schaft 20. Beide Teile sind vorteilhaft in einem Stück aus faserverstärktem Kunststoff, etwa POM, gespritzt. Der Schaft 20 ist mit einem Flansch 22 versehen, an den sich ein im wesentlichen zylindrischer Stutzen 24 anschließt. Die Umfangsfläche des Stutzens 24 weist radial umlaufenden Vertiefungen 26 auf, sodaß in axialer Richtung benachbarte Abschnitte unterschiedlichen Umfangs gebildet sind. In die Gelenkpfanne 18 ist ein Kugelbolzen 30 eingesetzt, der an einem Ende einen Gewindeschaft 32 aufweist und am anderen Ende einen Kugelkopf 34, mit welchem er in der Gelenkpfanne um den Mittelpunkt des Kugelkopfes schwenkbar gleitet. Die Ausbildung des Gelenkes ist nur beispielhaft dargestellt und ist im übrigen dem Fachmann bekannt, sodaß sie hier nicht weiter beschrieben werden muß. Selbstverständlich kann jede Art von Gelenk, die für eine Gelenkstange geeignet ist, Verwendung finden.

Der Stangenabschnitt 12 ist durch ein gerades zylindrisches Aluminiumrohr verwirklicht. Dieses bietet gegenüber einer Stahlstange bei gleicher Steifigkeit eine erhebliche Gewichtsersparnis. Gegenüber einer herkömmlichen Gelenkstange aus Stahl mit angeschweißtem Gelenkabschnitt ist eine Gewichtsreduzierung um 50% möglich. Der Innendurchmesser des Aluminiumrohres 12 ist so bemessen, daß es leicht oder mit geringem Druck auf den Stutzen 24 des Gelenkabschnittes 14 oder 16 bis zum Anschlag an dem Flansch 22 aufgeschoben werden kann. Im Bereich der Verbindungsfläche 28, die von der Umfangsfläche des Bolzens 24 gebildet ist, ist das Rohr 12 so verformt, daß es in die Abschnitte des Stutzens 24 mit geringerem Umfang eingreift und somit eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Rohr 12 und dem Gelenkabschnitt 14 bzw. 16 hergestellt ist. Die Schnittlinie der Verbindungsfläche 28 ist vorteilhafterweise wellenförmig. Damit kann sich das Rohr 12 bei der Verformung gut an diese Kontur anpassen, wodurch eine große Kontaktfläche und somit über die Reibung auch eine hohe Kraftübertragung bei Drehbewegung um die Achse A zwischen Gelenkabschnitt und Stangenabschnitt erreicht werden kann.

Die Verformung des Aluminiumrohres 12 im Bereich der Verbindungsfläche 28 kann besonders vorteilhaft durch das Magnetfeld eines Stromimpulses in einer Hochstromschleife erreicht werden, wie es beispielsweise in der DE 196 02 951 A1 beschrieben ist. Im Gegensatz zum herkömmlichen Pressen kann auf diese Weise durch eine berührungslose Umformung bei weitgehend beliebiger Form des Stutzens 24 eine sichere und feste formschlüssige Verbindung hergestellt werden, ohne daß dazu ein speziell angepaßtes Presswerkzeug erforderlich wäre.

Die Erfindung bietet eine Gelenkstange, die eine hohe mechanische Festigkeit im Bereich des Stangenabschnittes bei erheblicher Gewichts ersparnis aufweist und einen weiten gestalterischen Spielraum für den Gelenkabschnitt bietet, wobei gleichzeitig größtmögliche fertigungs technische Flexibilität in Hinsicht auf Verwendung von Standardpro dukten gewährleistet ist.

Claims

1. Gelenkstange (10) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Gelenkabschnitt (14, 16) und einem Stangenabschnitt (12), dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkabschnitt und der Stangenabschnitt im Bereich einer Verbindungsfläche (28) formschlüssig miteinander verbunden sind und aus verschiedenen Materialien bestehen.

2. Gelenkstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stangenabschnitt (12) aus einem geraden zylindrischen Rohr besteht.

3. Gelenkstange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stangenabschnitt (12) aus einem elektrisch gut leitfähigen Material besteht.

4. Gelenkstange nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stangenabschnitt (12) im Bereich der Verbindungsfläche (28) magnetisch verformt ist.

5. Gelenkstange nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stangenabschnitt (12) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht.

6. Gelenkstange nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkabschnitt (14, 16) aus einem faserverstärkten Kunststoff besteht.

7. Gelenkstange nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsfläche (28) zwischen dem Gelenkabschnitt (14, 16) und dem Stangenabschnitt (12) im wesentlichen zylindrisch ist und in axialer Richtung benachbarte Abschnitte mit unterschiedlichem Umfang aufweist.