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Die
Erfindung betrifft einen Lenker, beispielsweise Querlenker, insbesondere
für die
Radaufhängung
eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
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Lenker
der eingangs genannten Art kommen bei nahezu allen Arten von Kraftfahrzeugen
sowie bei nahezu allen Radaufhängungen
von Kraftfahrzeugen zum Einsatz. Solche Lenker, beispielsweise Querlenker,
aber auch Längslenker,
Lenker von Raumlenkerachsen und dergleichen haben am Kraftfahrzeug
die Aufgabe, das jeweils zugehörige
Rad bzw. den Radträger
des jeweils zugehörigen
Rades so mit der Karosseriestruktur zu verbinden, dass dem Rad bzw. Radträger lediglich
die konstruktiv vorgesehenen Freiheitsgrade verbleiben. Diese bestehen
zumeist im Wesentlichen in einer freien Beweglichkeit des Rades
bzw. Radträgers
in vertikaler Richtung, um so die Radbewegungen aufgrund von Bodenunebenheiten
ausgleichen zu können.
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Das
Rad bzw. der Radträger
darf jedoch in sämtlichen
anderen Richtungen möglichst
keine, bzw. allenfalls die aufgrund der Achskinematik sich ergebenden
Bewegungen ausführen.
Dies bedeutet mit anderen Worten, dass an einen Lenker als Bestandteil
einer Radaufhängung
eines Kraftfahrzeugs in Bezug auf Biege- und Torsionssteifigkeit
extrem hohe Anforderungen gestellt werden. Hinzu kommt, dass bei
einem Lenker als Bestandteil einer Radaufhängung eine möglichst
geringe Bauteilmasse eine ganz wesentliche Rolle spielt. Dies liegt
darin begründet,
dass – zusätzlich zur
generellen Forderung nach zunehmendem Leichtbau am Kraftfahrzeug – bei Bestandteilen
der Radaufhängung
die Minimierung der sog. ungefederten Massen einen zusätzlichen
entscheidenden Aspekt für
die Qualität
und den durch die Radaufhängung
des Kraftfahrzeugs vermittelten Federungskomfort darstellt.
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Einstückig geschmiedete
Radführungslenker für Kraftfahrzeuge
sind bekannt. Der steigende Kostendruck in Konstruktion und Produktion
von Kraftfahrzeugen zwingt jedoch zur Suche nach kostengünstigeren
Lösungen
für Radführungslenker,
die dennoch die geforderten hohen spezifischen Steifigkeitswerte
aufweisen.
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In
diesem Zusammenhang ist es bekannt, Querlenker und andere Radführungslenker
von Kraftfahrzeugen beispielsweise nicht als teure, einstückige Schmiedeteile
auszuführen,
sondern solche Lenker vielmehr aus einzelnen kostengünstig zu
fertigenden Bauteilen zusammenzusetzen. Hierbei kommen insbesondere
Blechumformteile in Frage, die in der Freiheit der konstruktiven
Formgebung Schmiedeteilen prinzipiell in nichts nachstehen, wobei
Blechumformteile jedoch erheblich kostengünstiger zu fertigen sind und
zudem weniger aufwändige und
damit teure Fertigungswerkzeuge erfordern.
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Ein
derartiger Radführungslenker
in Blechbauweise ist beispielsweise aus der Druckschrift
DE 696 15 889 T2 bekannt.
Dieser bekannte Lenker besteht im Wesentlichen aus einem Blechumformteil mit
angeschweißten
Buchsen zur Aufnahme von Gelenkbauteilen.
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Der
Querschnitt des Blechumformteils im Bereich der Streben des aus
dieser Druckschrift bekannten Lenkers ist dabei im Wesentlichen
symmetrisch und C-artig. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass
die beiden Enden der vertikal verlaufenden Schenkelbereiche der
Lenkerstreben symmetrisch zueinander bzw. zur Innenseite des Querschnitts
der Lenkerstrebe hin gebogen sind. Auf diese Weise soll die Belastungsfähigkeit
bzw. Steifigkeit des Querlenkers gemäß dieser Druckschrift bei gleichbleibender Masse
erhöht
werden, insbesondere aufgrund der Tatsache, dass die Schnittkanten
des Blechzuschnitts, aus dem der Lenker besteht, sich nicht mehr im
Bereich der größten Materialspannungen
befinden.
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Der
Lenker gemäß der Lehre
dieser Druckschrift ist aufgrund seiner besonderen Querschnittsform
jedoch aufwändig
und damit verhältnismäßig teuer
in der Herstellung. Dies hängt
damit zusammen, dass zur Formung des symmetrischen, stark hinterschnittenen
C-förmigen
Querschnitts eine Anzahl aufwändiger
Umformwerkzeuge sowie eine ganze Reihe von dementsprechend ebenso
aufwändigen
Arbeitsschritten erforderlich ist, was beispielsweise den 5A bis 5D der genannten Druckschrift entnommen
werden kann.
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Zudem
ist der symmetrische, C-förmige Querschnitt
dieses bekannten Lenkers nicht optimal an die jeweiligen Materialspannungen
in unterschiedlichen Bereichen des Lenkers angepasst. Der genannten
Druckschrift selbst kann, beispielsweise aus 22, entnommen werden, dass der Bereich
der größten Biegebelastung
bzw. Zugspannung primär
in einem bestimmten, lokal begrenzten Bereich auftritt, der sich
zudem lediglich auf eine der beiden Seiten der betreffenden Strebe
des Lenkers konzentriert.
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Der
Lenker weist jedoch im Bereich seiner Streben den genannten, symmetrisch
C-förmigen Querschnitt
auf. Dies bedeutet, dass die Querschnittsgestaltung dieses Lenkers
nicht belastungsoptimiert ist, was zu einer nicht optimalen Materialausnutzung
von Teilen des Querschnitts des Lenkers führt. Mit anderen Worten weist
der Lenker insbesondere in den weniger stark belasteten Bereichen noch
Materialüberschüsse auf,
was dementsprechend unnötige
Masse mit sich bringt, insbesondere aber die besonders kritischen
ungefederter Massen unnötig
erhöht.
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Mit
diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
einen Radführungslenker
zu schaffen, mit dem sich die genannten Nachteile überwinden
lassen. Der Lenker soll dabei insbesondere einfach und kostengünstig herstellbar
und sein Querschnitt soll zugleich in bestmöglicher Weise belastungsoptimiert
sein.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Radführungslenker
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der
Lenker gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst in an sich zunächst
bekannter Weise eine Strebenanordnung, die zur beweglichen Verbindung
zwischen Radträger,
Achsschenkel oder Federbein und Karosseriestruktur dient. Dabei
ist die Strebenanordnung, die beispielsweise eine Strebe oder mehrere
parallel oder winklig zueinander verlaufende Streben umfassen kann,
in an sich ebenfalls bekannter Weise als einen offenen Querschnitt
aufweisendes Blechumformteil ausgebildet. Der Querschnitt der Streben
des Lenkers umfasst dabei einen im eingebauten Zustand des Lenkers
im Wesentlichen horizontal verlaufenden Wangenbereich sowie zwei sich
an den Wangenbereich anschließende,
im eingebauten Zustand des Lenkers im Wesentlichen vertikal verlaufende
Schenkelbereiche.
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Erfindungsgemäß zeichnet
sich der Lenker dadurch aus, dass die Querschnittsform der Strebenanordnung
bezüglich
der Schenkelbereiche der Streben asymmetrisch ist.
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Dies
bedeutet mit anderen Worten, dass die insbesondere für die Biegesteifigkeit
der Streben des Lenkers entscheidenden Schenkelbereiche der Streben
erfindungsgemäß so gestaltet
sind, dass jeweils lediglich auf derjenigen Seite, auf der tatsächlich die maximalen
Materialbelastungen auftreten, auch die entsprechende Materialmenge
vorhanden ist, um diese Belastungen aufnehmen zu können. In
denjenigen Bereichen, bzw. auf derjenigen Seite der Streben des
Lenkers, in denen bzw. auf die geringeren Belastungen bzw. Dehnungen
zu erwarten sind, kann somit Material und damit auch Gewicht eingespart
werden.
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Zudem
führt eine
asymmetrische Gestaltung der Schenkelbereiche des Lenkerquerschnitts
dazu, dass der Lenker einfacher und damit kostengünstiger produziert
werden kann. Dies hängt
damit zusammen, dass asymmetrisch gestaltete Schenkelbereiche einen
geringeren Hinterschnitt aufweisen, weshalb der Zugang zum Innenbereich
des Querschnitts des Lenkers für
die Fertigungswerkzeuge vergrößert ist
und damit erleichtert wird. Dies führt dazu, dass weniger Arbeitsschritte
anfallen, eine geringere Anzahl spezieller Werkzeuge notwendig ist
und damit wiederum Aufwand und Kosten eingespart werden.
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Für die Erfindung
ist es dabei zunächst
nicht wesentlich, welche konkrete asymmetrische Querschnittsform
vorliegt, solange damit eine belastungsoptimierte Querschnittsgestaltung
gewährleistet
ist. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist der Querschnitt der Strebenanordnung jedoch im
Wesentlichen J-förmig. Insbesondere
kann der Querschnitt dabei ein liegendes, d. h. um 90 Grad gegen
den Uhrzeigersinn gedrehtes J darstellen, dessen offene Seite somit
nach unten zeigt.
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Ein
J-förmiger
Querschnitt ist insbesondere insofern vorteilhaft, als er einen
besonders geringen Hinterschnitt verursacht und gleichzeitig zu
einer deutlich asymmetrischen Querschnittsform führt. Der längere Schenkel des J-förmigen Querschnitts
lässt sich
dabei beispielsweise auf der stärker
belasteten Seite der jeweiligen Strebe des Lenkers anordnen, wodurch
gleichzeitig durch den kürzeren
Schenkel des J-förmigen
Querschnitts auf der weniger stark belasteten Seite der Lenkerstrebe
erheblich Material und damit Gewicht bzw. ungefederte Massen eingespart
werden können.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist der Querschnitt der Strebenanordnung im Wesentlichen
G-förmig.
Dabei kann der Querschnitt in Form eines liegenden G, d.h. in Form
eines um 90 Grad im Uhrzeigersinn gedrehten G vorliegen, dessen
offene Seite somit wiederum nach unten zeigt.
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Ein
in Form eines G ausgebildeter Querschnitt der Lenkerstrebe weist ähnliche
Vorteile wie ein J-förmiger
Querschnitt auf, besitzt jedoch durch den dem Querstrich des G entsprechenden
Querschnittsbereich an dieser Stelle zusätzliches Material und damit
zusätzliche
Widerstandsfähigkeit.
Daher weist ein G-förmiger
Querschnitt ein selektiv und belastungsoptimiert erhöhtes Biege-
und Torsionsträgheitsmoment
auf.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist der Querschnitt der Strebenanordnung im Wesentlichen
asymmetrisch Ω-förmig. Ein Ω-förmiger Querschnitt
nähert
sich zunächst einmal
bereits einem geschlossenen kreisförmigen Querschnitt an und besitzt
damit insbesondere eine hohe Biegesteifigkeit.
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Ebenfalls
besitzt der Ω-förmige Querschnitt auch
eine gegenüber
einem C-förmigen
Querschnitt, wie er beispielsweise aus dem eingangs genannten Stand
der Technik bekannt ist, erhöhte
Biegesteifigkeit sowie ein erhöhtes
Torsionsträgheitsmoment, und
damit auch eine erhöhte
Torsionssteifigkeit. Dies hängt
damit zusammen, dass im Unterschied zum C-förmigen Querschnitt, bei dem
die den Querstrichen des C entsprechenden Bereiche des Querschnitts
in das Innere des Querschnitts hineinragen, beim Ω-förmigen Querschnitt
die Querstriche bzw. Füße des Ω aus dem
Inneren des Querschnitts herausragen bzw. dem Schwerpunkt des Querschnitts abgewandt
sind. Jeder Flächenbereich,
der sich weiter vom Schwerpunkt der Querschnittsfläche entfernt,
trägt dadurch
jedoch zur Erhöhung
der Biege- und Torsionssteifigkeit des Querschnitts bei.
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Die
Asymmetrie des Ω-förmigen Querschnitts
trägt,
wie weiter oben ausführlich
beschrieben, dazu bei, dass der Lenker eine belastungsoptimierte
Form erhält,
bei der nur in den tatsächlich hochbelasteten
Bereichen ein entsprechender Materialquerschnitt vorhanden ist,
der die hohen Belastungen aufnehmen kann. Gleichzeitig ermöglicht die Asymmetrie
des Ω-förmigen Querschnitts,
an den weniger belasteten Stellen des Lenkers, insbesondere auf
der jeweils weniger belasteten Seite der Lenkerstrebe bzw. der Lenkerstreben
weniger Material vorzusehen, wodurch Gewicht sowie insbesondere die
ungefederten Massen des Lenkers verringert werden, ohne dass dadurch
die Steifigkeitswerte bzw. die Versagenssicherheit des Lenkers reduziert würden.
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Nach
einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist der Querschnitt der Strebenanordnung im Wesentlichen
asymmetrisch M-förmig.
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Ein
M-förmiger
Querschnitt weist gegenüber dem
aus dem Stand der Technik bekannten C-förmigen Querschnitt ganz ähnliche
Vorteile wie der oben beschriebene Ω-förmige Querschnitt auf. Dabei zeichnet
sich der M-förmige
Querschnitt insbesondere durch eine besonders hohe Biegesteifigkeit
aus, die sich durch die mehrfachen Knicke bzw. durch die damit gebildeten
Sicken entlang der Längsrichtung der
Lenkerstrebe ergibt. In Bezug auf die Asymmetrie des M-förmigen Querschnitts
gilt analog das oben zur Asymmetrie des Ω-förmigen Querschnitts gesagte. Dabei
sind selbstverständlich
auch Mischformen zwischen den unterschiedlichen Strebenquerschnitten denkbar
und praktikabel, wie beispielsweise, jedoch keineswegs ausschließlich, Mischformen
zwischen einem M-förmigen und
einem Ω-förmigen Strebenquerschnitt.
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Für die Erfindung
ist es zunächst
nicht wesentlich, ob die Querschnittsform über die Länge der Strebe bzw. über die
Länge der
Streben des Lenkers im wesentlichen gleich bleibt, solange der Strebenquerschnitt
auf wesentlichen Teilen der Länge
der Strebe im wesentlichen unverändert
die oben beschriebene Merkmale und damit die gewünschte belastungsoptimierte
Gestaltung aufweist. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist jedoch die Querschnittsform der Strebenanordnung über die
Länge der
Strebenanordnung veränderlich. So
kann der Strebenquerschnitt sich über die Länge der Strebe beispielsweise,
jedoch keineswegs ausschließlich,
von einem J-förmigen
zu einem M-förmigen
Querschnitt verändern,
damit die Strebenanordnung möglichst über die
gesamte Länge
der Streben die belastungsoptimierte Form aufweisen kann.
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Gemäß weiterer,
bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung weist das Blechumformteil Bereiche mit unterschiedlicher
Blechdicke, bzw. Bereiche mit unterschiedlicher Materialqualität auf. Diese Eigenschaft
des Blechumformteils, die sich besonders bevorzugt dadurch realisieren
lässt,
dass das Blechumformteil aus einem sog. tailored blank hergestellt
ist, ist insofern vorteilhaft, als auf diese Weise eine noch bessere
Belastungsoptimierung des Blechumformteils bzw. der Strebenanordnung
des Lenkers erreicht werden kann.
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Dies
kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass bei dem tailored blank
für besonders
hoch belastete Bereiche des Blechumformteils bzw. der Strebenanordnung
eine größere Blechdicke
vorgesehen wird. Ebenso kann das tailored blank in den später die
hochbelasteten Bereiche des Blechumformteils bzw. der Strebenanordnung
darstellenden Abschnitten Blechqualitäten mit besonderen Materialeigenschaften,
beispielsweise mit besonders hoher Streckgrenze, aufweisen.
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In
diesem Zusammenhang kann das Blechumformteil, wie dies gemäß weiterer,
bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung vorgesehen ist, in den karosserienäheren Bereichen über den
gesamten Querschnitt eine im Vergleich zu den radträgernahen
Bereichen größere Blechdicke
bzw. ein höherwertiges
Grundmaterial aufweisen, beispielsweise Grundmaterial mit erhöhter Streckgrenze.
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Das
Blechumformteil kann jedoch auch, wie dies gemäß einer weiteren, bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung vorgesehen ist, in den im Wesentlichen vertikal verlaufenden
Schenkelbereichen eine größere Blechdicke
bzw. ein höherwertiges
Grundmaterial aufweisen, als dies in den im Wesentlichen horizontal
verlaufenden Wangenbereichen des Blechumformteils der Fall ist.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand lediglich Ausführungsbeispiele
darstellender Zeichnungen näher
erläutert.
Dabei zeigt:
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1 in
schematischer perspektivischer Darstellung eine erste Ausführungsform
eines Lenkers gemäß der vorliegenden
Erfindung in der Untersicht;
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2 in
einer der 1 entsprechenden Darstellung
eine weitere Ausführungsform
eines Lenkers gemäß der vorliegenden
Erfindung in der Untersicht;
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3 in
schematischer Schnittdarstellung eine erste Ausführungsform eines Lenkers mit
J-förmigem
Strebenquerschnitt;
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4 in
einer 3 entsprechenden Darstellung eine zweite Ausführungsform
eines Lenkers mit J-förmigem
Strebenquerschnitt;
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5 in
einer 3 und 4 entsprechenden Darstellung
eine dritte Ausführungsform
eines Lenkers mit J-förmigem
Strebenquerschnitt, im Bereich eines Befestigungsauges;
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6 in
einer 3 bis 5 entsprechenden Darstellung
eine vierte Ausführungsform
eines Lenkers mit J-förmigem
Strebenquerschnitt;
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7 in
einer 3 bis 6 entsprechenden Darstellung
eine fünfte
Ausführungsform
eines Lenkers mit J-förmigem
Strebenquerschnitt;
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8 in
einer 3 bis 7 entsprechenden Darstellung
eine sechste Ausführungsform
eines Lenkers mit J-förmigem
Strebenquerschnitt;
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9 in
einer 3 bis 8 entsprechenden Darstellung
eine Ausführungsform
eines Lenkers mit asymmetrisch Ω-artigem
Strebenquerschnitt;
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10 in
einer 3 bis 9 entsprechenden Darstellung
eine zweite Ausführungsform eines
Lenkers mit asymmetrisch Ω-
artigem Strebenquerschnitt;
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11 in
einer 3 bis 10 entsprechenden Darstellung
eine dritte Ausführungsform
eines Lenkers mit asymmetrisch Ω-
artigem Strebenquerschnitt;
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12 in
schematischer Schnittdarstellung das Ausgangsmaterial für eine erste
Ausführungsform
eines Lenkers;
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13 in
einer 12 entsprechenden Darstellung
den Lenker aus dem Ausgangsmaterial gemäß 12 nach
einem ersten Umformschritt;
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14 in
einer 12 und 13 entsprechenden
Darstellung den Lenker aus dem Ausgangsmaterial gemäß 12 nach
einem zweiten Umformschritt;
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15 in
einer 12 bis 14 entsprechenden
Darstellung den Lenker aus dem Ausgangsmaterial gemäß 12 nach
einem alternativen zweiten Umformschritt;
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16 in
schematischer Schnittdarstellung das Ausgangsmaterial für eine zweite
Ausführungsform
eines Lenkers;
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17 in
einer 16 entsprechenden Darstellung
den Lenker aus dem Ausgangsmaterial gemäß 16 nach
einem ersten Umformschritt;
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18 in
einer 16 und 17 entsprechenden
Darstellung den Lenker aus dem Ausgangsmaterial gemäß 16 nach
einem zweiten Umformschritt;
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19 in
einer 16 bis 18 entsprechenden
Darstellung den Lenker aus dem Ausgangsmaterial gemäß 16 nach
einem alternativen zweiten Umformschritt;
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20 in
schematischer Schnittdarstellung eine Ausführungsform eines Lenkers nach
einem ersten Umformschritt;
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21 in
einer 20 entsprechenden Darstellung
eine weitere Ausführungsform
eines Lenkers nach einem ersten Umformschritt;
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22 in
einer 20 und 21 entsprechenden
Darstellung den Lenker gemäß 20 nach
einem weiteren Umformschritt;
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23 in
einer 20 bis 22 entsprechenden
Darstellung den Lenker gemäß 21 nach
einem weiteren Umformschritt;
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24 in
einer 20 bis 23 entsprechenden
Darstellung eine weitere Ausführungsform eines
Lenkers mit J-förmigem
Strebenquerschnitt; und
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25 in
einer 20 bis 24 entsprechenden
Darstellung eine weitere Ausführungsform eines
Lenkers mit J-förmigem
Strebenquerschnitt.
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In 1 ist
eine Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Lenkers 1 in
perspektivischer Untersicht dargestellt. Es handelt sich dabei beispielsweise
um einen Dreiecks-Querlenker 1 für ein Kraftfahrzeug, wobei
der Lenker 1 insgesamt drei Anbindungspunkte 2, 3, 4 besitzt,
von denen zwei Anbindungspunkte 2, 3 für die Aufnahme
beispielsweise eines Kugelgelenkbolzens oder einer Kugelschale eines
Kugelgelenks vorgesehen sind, während
der dritte Anbindungspunkt 4 für das Anschweißen beispielsweise
einer hier nicht dargestellten Gelenkhülse für ein Gummi-Metall-Lager vorbereitet
ist.
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Man
erkennt, dass der Lenker 1 als Blechumformteil ausgeführt ist
und eine Strebenanordnung aus drei Streben 5, 6, 7 umfasst.
Die drei Streben 5, 6, 7, weisen dabei
einen belastungsoptimierten, asymmetrischen Querschnitt auf, was
bedeutet, dass in denjenigen Randbereichen, in denen im Betrieb
die höchsten
Biege-, Druck- bzw.
Zugbelastungen auftreten, mehr Material vorhanden ist als in solchen
Bereichen, in denen weniger hohe Materialbelastungen auftreten.
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Bei
dem Lenker 1 gemäß 1 treten
die höchsten
Materialspannungen in den mittels strichlierter Linien markierten
Bereichen a, b, c auf. Dabei ist von den markierten Bereichen a,
b, c der Bereich a derjenige, in dem bei dem in 1 dargestellten Lenker
die höchsten
Belastungen auftreten. Demzufolge ist in den Bereichen a, b, c,
insbesondere jedoch im Bereich a, ein besonders großer Materialquerschnitt
bzw. eine besonders große
Materialmenge vorgesehen und vorhanden, während in anderen Bereichen,
insbesondere an den nach innen weisenden Kanten 8 des Lenkers 1 lediglich
ein geringer Materialquerschnitt bzw. eine geringere Materialmenge
vorhanden ist.
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Dabei
wird der besonders große
Materialquerschnitt beispielsweise an der Außenkante a der Lenkerstrebe 5 dadurch
gebildet, dass die Außenkante
a zunächst
mit einem gewissen Überstand
gefertigt wird, wonach dieser Überstand
beispielsweise so abgekantet wird, dass sich für die Lenkerstrebe 5 ein
insgesamt asymmetrisch J-förmiger
Querschnitt ergibt.
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2 zeigt
eine weitere Ausführungsform
eines erfindungsgemäß gestalteten
Lenkers 9, ebenfalls wieder in perspektivischer Untersicht.
Auch bei dem Lenker 9 handelt es sich um einen Dreiecks-Querlenker,
der jedoch lediglich einen Anbindungspunkt 10 zur Aufnahme
beispielsweise des Kugelgelenkbolzens oder der Kugelschale eines
Kugelgelenks aufweist, während
die beiden anderen Anbindungspunkte 11, 12 wieder
der Aufnahme jeweils von Gummi-Metall-Gelenkbuchsen dienen, mit denen der
Querlenker 9 zum Beispiel an der Karosseriestruktur eines
Kraftfahrzeugs angelenkt wird.
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Beispielsweise
aus Gründen
spezieller Achskinematik treten bei dem Querlenker 9 gemäß 2 die
höchsten
Belastungen nicht an den äußeren Kanten 13 der
Lenkerstreben 14, 15, sondern vielmehr an deren
Innenkanten 16 auf. Konsequenterweise sind dementsprechend
bei dem Lenker 9 gemäß 2 auch
die Innenkanten 16 der Lenkerstreben 14, 15 so
gestaltet, dass die Innenkanten 16 der Lenkerstreben 14, 15 einen
größeren Materialquerschnitt
als die Außenkanten 13 der
Lenkerstreben 14, 15 aufweisen. Wiederum wird
dies dadurch erreicht, dass die Lenkerstreben 14, 15 einen
asymmetrischen, beispielsweise einen J-förmigem Querschnitt erhalten.
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Einige
der möglichen
Querschnittformen, die für
erfindungsgemäß belastungsoptimierte
Lenkerstreben geeignet sind, sind den 3 bis 11 zu entnehmen.
Sämtliche
in den 3 bis 11 dargestellten Querschnittsformen
von Lenkerstreben besitzen die gemeinsame Eigenschaft, dass der zeichnungsbezogen rechten
Schenkel im Vergleich zum zeichnungsbezogen linken Schenkel eine
größere Materialmenge
bzw. einen größeren Materialquerschnitt
aufweist, wodurch der zeichnungsbezogen rechte Schenkel größere Belastungen
aufnehmen kann als der zeichnungsbezogen linke Schenkel.
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Dabei
sind die Querschnittsformen gemäß 3 bis 11 im
Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten, im wesentlichen
symmetrisch C-förmigen
Querschnittsformen von Lenkerstreben nicht nur besser an die tatsächlich herrschenden
Belastungsverhältnisse
angepasst, sondern auch einfach herzustellen, da sie bedeutend weniger
Hinterschnitt aufweisen, wodurch das Querschnittsinnere leichter
für die
entsprechenden Umformwerkzeugen zugänglich ist, und wodurch zudem weniger
komplizierte Umformwerkzeuge und weniger aufwändige Arbeitsschritte zur Herstellung
des jeweiligen Querschnitts bzw. des Lenkers notwendig sind.
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Von
den in den 3 bis 11 dargestellten
Querschnittsformen zeichnen sich die im Wesentlichen J-förmig bis
G-förmigen
Querschnitte gemäß 3 bis 8 durch
besonders einfache Herstellbarkeit aus, während die im Wesentlichen asymmetrisch Ω-förmigen bzw.
M-förmigen
Querschnitte gemäß den 9 bis 11 bei
ebenfalls verhältnismäßig einfacher
Herstellbarkeit insbesondere große Biegeträgheitsmomente um die Hochachse
aufweisen. Letzteres hängt
damit zusammen, dass das Material der Schenkel der Querschnitte
gemäß 9 bis 11 aufgrund
der vom Schwerpunkt des Querschnitts nach außen abgewandten Endkante des rechten
Schenkels einen im Schnitt verhältnismäßig großen Abstand
vom Schwerpunkt des Querschnitts bzw. von der vertikalen Symmetrieachse
des Querschnitts aufweist. Zudem trägt die Sickenform der Schenkel
bzw. des längeren
Schenkels bei den asymmetrisch Ω-förmigen bzw.
M-förmigen
Querschnitten dank des dadurch verbesserten Knickwiderstands zur
Erhöhung
insbesondere der maximal ertragbaren Druckspannungen im Bereich
des sickenförmigen
Schenkels bei.
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Aus
den 12 bis 15 sowie 16 bis 19 wird
in höchst
schematischer Darstellung ersichtlich, auf welche Weise die asymmetrische
Querschnittsform des erfindungsgemäßen Lenkers zu einer kostensparenden
und im Vergleich zum Stand der Technik erheblich einfacheren Herstellbarkeit
der Lenker führt. 12 zeigt
in schematischer Weise den Querschnitt durch das Ausgangsmaterial 17 für einen
Lenker, im Bereich einer Lenkerstrebe. Das Ausgangsmaterial 17 wird
sodann, wie dies in 13 schematisch angedeutet ist,
mittels eines ersten rollenden Umformprozesses insbesondere asymmetrisch
abgekantet. Sodann erfolgt in einem weiteren rollenden Umformprozess,
wie in 14 oder alternativ in 15 dargestellt,
bereits die abschließende Formgebung
der Lenkerstrebe 18 bzw. des längeren Schenkels 19 der
Lenkerstrebe 18.
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Dies
erfordert im Unterschied zum Stand der Technik gemäß der eingangs
genannten Druckschrift zunächst
einmal eine erheblich geringere Zahl an Arbeitsgängen. Zudem können einfachere
und damit kostengünstigere
und robustere Werkzeuge 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 verwendet
werden, da das Innere des Querschnitts 18 aufgrund dessen
asymmetrischer Gestaltung einen geringeren Hinterschnitt aufweist
und daher leichter für
die entsprechenden Umformwerkzeuge 22, 23, 25 zugänglich ist.
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Dieser
Zusammenhang wird ebenfalls nochmals veranschaulicht durch die schematischen
Darstellungen gemäß 16 bis 19.
Die 16 bis 19 verdeutlichen
die einfachere und kostengünstigere
Herstellbarkeit eines Lenkers bzw. einer Lenkerstrebe für einen
Lenker gemäß der vorliegenden
Erfindung, anhand der zugrundeliegenden Umformvorgänge. Dabei
erfolgt die Umformung des in 16 dargestellten
Blechquerschnitts des Ausgangsmaterials 27 im Unterschied
zu der Darstellung der 12 bis 15 nicht
durch rollende Umformprozesse, sondern durch translatorische Tiefzieh- bzw.
Abkantschritte. Dabei wird das Ausgangsmaterial 27 gemäß 16 zunächst in
einem ersten Abkant- bzw. Tiefziehschritt asymmetrisch abgekantet. Anschließend kann
die Lenkerstrebe 28 bereits im Wesentlichen in einem einzigen
weiteren Tiefzieh- bzw. Abkantschritt, wie beispielsweise gemäß der Darstellung
der 18 oder alternativ gemäß der Darstellung der 19,
bereits ihre endgültige, asymmetrische
Querschnittsform erhalten.
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Auch
hierbei können,
im Unterschied zu dem genannten Stand der Technik, wegen des asymmetrischen
und nur geringen Hinterschnitt aufweisenden Querschnitts der Lenkerstrebe 28 des
erfindungsgemäßen Lenkers
verhältnismäßig einfache
und damit robuste und kostengünstige
Werkzeuge 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36 zum
Einsatz kommen, und es werden zudem aufwändige Umformschritte eingespart.
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Anhand
der 20 bis 23 wird
ersichtlich, dass auch verhältnismäßig komplexe
asymmetrische Querschnittsformen auf einfache Weise mit nur wenigen
Umformschritten erhalten werden können, indem zunächst die
Enden 37, 38, 39, 40 der späteren Schenkelbereiche 41, 42, 43, 44 der
Lenkerstrebe 45, 46 abgekantet werden, wonach
durch lediglich einen weiteren Abkantvorgang bereits der fertige
asymmetrische Querschnitt der Lenkerstrebe 45, 46 erhalten
wird. Der weitere Abkantvorgang ist dabei in der Darstellung der 20 und 21 lediglich
höchst
schematisch anhand des angedeuteten Stempels 47 symbolisiert.
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Die 24 und 25 schließlich zeigen zwei
der weiteren möglichen
asymmetrischen Querschnittsformen, wie sie mit Vorteil für die Lenkerstreben
eines erfindungsgemäßen Lenkers
zum Einsatz kommen können.
Dabei ist der Endabschnitt 48, 49 des zeichnungsbezogen
rechten Schenkels 50, 51 des Strebenquerschnitts
jeweils zur Innenseite des Querschnitts hin gebogen, was zu einem
höheren Materialanteil
dieses Schenkels 50, 51 und einer dementsprechend höheren Belastbarkeit
jeweils des zeichnungsbezogen rechten Schenkels 50, 51 des Strebenquerschnitts
führt.
Hingegen ist der Endabschnitt 52, 53 des zeichnungsbezogen
linken Schenkels 54, 55 jeweils lediglich geringfügig abgewinkelt,
wodurch jedoch insbesondere der Knickwiderstand des entsprechenden
Schenkels 54, 55 noch erheblich vergrößert wird.
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Nach
dem Gesagten wird somit deutlich, dass es dank der Erfindung möglich wird,
Lenker insbesondere für
die Radaufhängung
von Kraftfahrzeugen im denkbar höchsten
Maß belastungsoptimiert zu
gestalten, wobei jedoch gleichzeitig dank der im Vergleich zum Stand
der Technik verwendbaren einfacheren und robusteren Werkzeuge sowie
dank der verringerten Anzahl an notwendigen Umformschritten eine
besonders kostengünstige
Produktion des Lenkers erfolgen kann. Aufgrund der verbesserten belastungsoptimierten
Gestaltung des Lenkers lässt sich
das Lenkergewicht bei unveränderten
Steifigkeitswerten und bei unveränderter
Versagenssicherheit merklich verringern, wodurch insbesondere auch die
für den
Federungskomfort mit entscheidenden ungefederten Massen verringert
werden.
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Die
Erfindung leistet damit einen erheblichen Beitrag zur Verbesserung
der Radführung
bzw. Radaufhängung
bei gleichzeitig verringerten Herstellungskosten für die entsprechenden
Radführungslenker.
Dies kommt nicht zuletzt auch der Verringerung des Kraftstoffverbrauchs,
der Verbesserung der Fahrsicherheit, der Kosteneffektivität in der
Produktion sowie der verbesserten Systemtechnologie am Kraftfahrzeug
zugute.