DE102006032161A1

DE102006032161A1 - Stabilisator eines Fahrzeugs sowie Verfahren zur Herstellung eines Stabilisators

Info

Publication number: DE102006032161A1
Application number: DE200610032161
Authority: DE
Inventors: Thomas Krauter
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2006-07-12
Filing date: 2006-07-12
Publication date: 2008-01-24

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stabilisator eines Fahrzeugs, mit einem Torsionskörper (12), der endseitig Schenkelaufnahmeflächen (16) aufweist. An jeder Schenkelaufnahmefläche (16) ist ein Schenkel (18) befestigt. Erfindungsgemäß ist mindestens einer der Schwenkel (18) mit dem Torsionskörper (12) vernietet. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Stabilisators.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stabilisator eines Fahrzeugs sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Stabilisators nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
Stabilisatoren, auch als so genannte Stabilenker bekannt, umfassen ein Torsionsrohr mit endseitig befestigten Schenkeln. Dieses Bauteil wird zur Stabilisierung des Wankverhaltens von Fahrgestellen und Fahrzeugaufbauten gegenüber den Achsen eines Fahrzeugs eingesetzt. Beim Wanken oder bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs werden die Schenkel des Stabilisators gegeneinander um die Mittelachse des Torsionsrohrs verdreht. Da zwischen den Schenkeln und dem Torsionsrohr eine feste Verbindung besteht, wird das Rohr über die gesamte Länge zwischen den Schenkeln tordiert und so ein Rückstellmoment aufgebaut. Herkömmlicherweise werden die Schenkel an das Torsionsrohr angeschweißt.
Ein gattungsgemäßer Stabilisator ist beispielsweise aus der EP 1 380 455 A2 bekannt. Dort sind die Schenkel mit dem Torsionsrohr durch eine Schweißnaht verbunden.
Beim Herstellen der Schweißverbindung besteht grundsätzlich die Gefahr von Fremdstoffeinschlüssen und Kerbenbildung durch Einbrand im Schweißnahtbereich. Des Weiteren werden thermisch belastete Zonen im Torsionskörper und in den Schenkeln erzeugt, die die Belastbarkeit des Bauteils schwächen können. Im Extremfall könnte ein daraus resultierender Bruch eines achsführenden Stabilenkers sogar zum Verlust einer Achse führen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Stabilisator sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben, welches eine befestigungsbedingte Schwächung des Materials des Stabilisators deutlich verringert.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Günstige Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.
Ein erfindungsgemäßer Stabilisator in einem Fahrzeug weist einen Torsionskörper mit endseitigen Schenkelaufnahmeflächen auf, im Bereich derer der Torsionskörper mit mindestens einem der Schenkel vernietet ist. Bevorzugt sind beide Enden des Torsionskörpers mit je einem Schenkel vernietet. Durch die Nietverbindung wird die Gefahr der Fremdstoffeinschlüsse und Kerbenbildung durch Einbrand des Schweißens von vornherein vermieden. Des Weiteren werden keine thermisch belasteten Zonen im Material von Schenkel und Torsionskörper ausgebildet. Die Verbindung zwischen Torsionskörper und Schenkel erfolgt ohne spanende, schweißtechnische, gießtechnische oder schmiedetechnische Bearbeitung. Der Torsionskörper, der vorzugsweise rohrförmig ist, und der Schenkel können günstigerweise aus unterschiedlichen Materialien gebildet sein. Jedes dieser Teile kann daher auf seine Belastungen im Einsatz hin bezüglich des verwendeten Materials optimiert werden. Eine Kraftübertragung von Schenkel zu Torsionskörper erfolgt nun durch Formschluss und die Positionierung des Schenkels auf dem Torsionskörper durch Klemmung.
Vorteilhaft kann der Schenkel in seiner Aufnahmeöffnung für den Torsionskörper einen oder mehrere Hohlräume zur Aufnahme von Torsionskörpermaterial aufweisen. Dadurch kann bei einem Auftulpen und gegebenenfalls einem Aufstülpen des Torsionskörpers im Schenkelaufnahmebereich eine Verzahnung des Torsionskörpers mit dem Schenkel erreicht werden. Die Hohlräume können dadurch gebildet sein, dass beispielsweise umlaufende Nuten in der Aufnahmeöffnung oder der Schenkelaufnahmefläche oder beiden ausgebildet werden. Ebenso können die Hohlräume jedoch auch durch unterschiedliche Konturen, etwa kreisrunde, eckige, ovale Konturen, der Aufnahmeöffnung und der Schenkelaufnahmeflächen gebildet sein. Der Fachmann wird problemlos die für seinen Bedarf geeignete Lösung auswählen.
Die Schenkelaufnahmefläche des Torsionskörpers kann sich bevorzugt in ihrer Kontur von derjenigen der Aufnahmeöffnung des Schenkels für den Torsionskörper unterscheiden. Durch die unterschiedlichen Konturen bilden sich automatisch Hohlräume zwischen der Aufnahmeöffnung und der Schenkelaufnahmefläche, die beim Fügen zur Aufnahme von Material aus der Schenkelaufnahmefläche zur Verfügung stehen. Beispielsweise kann der Torsionskörper kreisrund und die Aufnahmeöffnung eckig ausgebildet sein. Auf diese Weise kann der Torsionskörper in an sich üblicher Weise vorbearbeitet werden, während eine entsprechend ausgeformte Aufnahmeöffnung des Schenkels relativ einfach hergestellt werden kann. Es kann jedoch bei Bedarf auch umgekehrt die Aufnahmeöffnung kreisrund und die Schenkelaufnahmefläche mit eckigem Querschnitt ausgebildet sein. Denkbar ist auch, sowohl die Aufnahmeöffnung als auch die Schenkelaufnahmefläche mit einer polygonen Kontur zu versehen, wobei die Zahl der Eckpunkte von Aufnahmeöffnung und Schenkelaufnahmefläche zweckmäßigerweise unterschiedlich ist.
Vorteilhaft können umfänglich verteilt Hohlräume zwischen Schenkelaufnahmefläche und Aufnahmeöffnung ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine homogene Kraftverteilung bei den miteinander vernieteten Bauteilen.
In einer günstigen Ausgestaltung kann die Aufnahmeöffnung des Schenkels eine polygonförmige Kontur aufweisen, beispielsweise ein Zwölfeck oder ein sonstig geeignetes Mehreck.
Bevorzugt kann die Schenkelaufnahmefläche des Torsionskörpers kreisrund ausgebildet sein. In Kombination mit einer polygonförmigen Aufnahmeöffnung ergibt dies eine vorteilhaft einfache Anordnung beim Fügen der Bauteile.
Bevorzugt kann die Schenkelaufnahmefläche des Torsionskörpers durchmessergrößer ausgebildet sein als der Torsionskörper in seinem Torsionsbereich. Dies ergibt einen besonders stabilen Lagersitz des Stabilisators.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Stabilisators wird der Schenkel mit dem Torsionskörper vernietet. Der Torsionskörper und der Schenkel können günstigerweise aus unterschiedlichen Materialien gebildet sein und auf seine spezifischen Belastungen im Einsatz bezüglich des verwendeten Materials optimiert werden. Eine Kraftübertragung von Schenkel zu Torsionskörper kann nunmehr im Einsatz durch Formschluss und die Positionierung des Schenkels auf dem Torsionskörper durch Klemmung erfolgen.
Der Schenkel wird vorzugsweise auf den Schenkelaufnahmebereich aufgesetzt. Durch Auftulpen wird Material der Schenkelaufnahmefläche in Hohlräume zwischen Schenkelaufnahmefläche und Aufnahmeöffnung des Schenkels eingebracht.
Bevorzugt wird der Torsionskörper an seinen beiden Enden mit je einem Schenkel vernietet. Bevorzugt wird jeder Schenkel mit einer Aufnahmeöffnung versehen, die einen oder mehrere Hohlräume aufweist, in welche Material des Torsionskörpers aufgenommen werden kann. Die Enden des Torsionskörpers werden aufgetulpt, wobei Material des Torsionskörpers in die Hohlräume der Aufnahmeöffnung gedrängt wird und der Schenkel auf dem Torsionskörper durch Materialfluss und Stülpen des Rohrendes vernietet wird. Die Kraftübertragung von Schenkel zu Rohr erfolgt nun durch Formschluss und die Positionierung des Schenkels auf dem Rohr durch Klemmung Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand eines in der Zeichnung beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert, ohne auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt zu sein.
Dabei zeigen:
1 einen bevorzugten Stabilisator mit angenieteten Schenkeln,
2a einen Schnitt durch einen rohrförmigen Torsionskörper mit auf einer Schenkelaufnahmefläche aufgesetztem Schenkel nach der Erfindung, und
2b eine Draufsicht auf einen der Schenkel im vernieteten Zustand.
Zur Erläuterung der Erfindung zeigt 1 einen bevorzugten Stabilisator 10, wie er in einem Fahrwerk eines Fahrzeugs eingesetzt wird. Der Stabilisator 10 weist einen Torsionskörper 12 auf, an dem an jeder Seite ein Schenkel 18 an einer Schenkelaufnahmefläche 16 des Torsionskörpers 12 angeordnet ist. Zwischen den Schenkeln 18 erstreckt sich ein Torsionsbereich 28 des Stabilisators 10. Jeder der Schenkel 18 ist mit dem Torsionskörper 12 vernietet. Die Schenkel 18 weisen an ihrem torsionskörpernahen Ende eine Aufnahmeöffnung 24 auf, in welche der Torsionskörper 12 mit seinem freien Ende 22 eingreift. Der Torsionskörper 12 ist aus einem Rohrabschnitt gebildet und weist eine entsprechende Öffnung 26 auf. An den schenkelseitigen Enden 22 des Torsionskörpers 12 sind Lagersitze 14 beispielsweise eines Rückenlagers vorgesehen, während am torsionskörperfernen Ende der Schenkel 18 ein Lagersitz 20 für ein Faustlager vorgesehen ist.
Wie in den 2a und 2b deutlicher anhand eines Schnitts (2a) durch den Torsionskörper 12 im Bereich seiner Schenkelaufnahmefläche 16 bzw. einer Seitenansicht (2b) zu erkennen ist, weist der Schenkel 18 in seiner Aufnahmeöffnung 24 für den Torsionskörper 12 mehrere Hohlräume 32 zur Aufnahme von Torsionskörpermaterial auf. In den Figuren sind gleich bleibende Elemente mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen wird zur Beschreibung einzelner Komponenten auf die vorangegangene Figurenbeschreibung verwiesen.
Die Aufnahmeöffnung 24 des Schenkels 18 weist eine polygonförmige Kontur 30 auf, während die Kontur der Schenkelaufnahmefläche 16 des Torsionskörpers 12 kreisrund ausgebildet ist (2b).
Durch die polygone Kontur 30 sind umfänglich gleichmäßig verteilte Hohlräume 32 zwischen Schenkelaufnahmefläche 16 und Aufnahmeöffnung 24 ausgebildet. Der Übersichtlichkeit wegen sind nur einige der Hohlräume 32 beziffert. Die Ecken des Polygons bilden automatisch die Hohlräume 32.
Der vorzugsweise rohrförmige Torsionskörper 12 wird aus gezogenem Rohr mit Standardmaßen hergestellt. Die Formgebung für den einen Rückenlagersitz bildenden Lagersitz 14 und der Durchmesser der Schenkelaufnahmefläche 16 wird durch Auftulpen des Rohrendes 22 und eine entsprechende Nachbearbeitung erzeugt. Die Schenkel 18 mit ihrer Aufnahmeöffnung 24 mit polygonem Profil 30 werden aufgesetzt und in einer Haltevorrichtung fixiert. Durch einen zweiten Auftulpungsarbeitsgang wird Material von der runden Schenkelaufnahmefläche 18 des Torsionskörpers 12 in die Hohlräume 32 der polygonen Aufnahmeöffnung 26 transportiert und zusätzlich der Schenkel 18 auf dem Torsionskörper 12 durch Materialfluss und Stülpen des Rohrendes 22 vernietet. Die Kraftübertragung von Schenkel 18 zu Torsionskörper 12 erfolgt nun durch Formschluss und die Positionierung des Schenkels 18 auf dem Torsionskörper 12 durch Klemmung.

Claims

Stabilisator eines Fahrzeugs, mit einem Torsionskörper (12), der endseitig Schenkelaufnahmeflächen (16) aufweist, an denen je ein Schenkel (18) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Schenkel (18) mit dem Torsionskörper (12) vernietet ist.
Stabilisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schenkel (18) in seiner Aufnahmeöffnung (24) für den Torsionskörper (12) einen oder mehrere Hohlräume (32) zur Aufnahme von Torsionskörpermaterial aufweist.
Stabilisator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeöffnung (24) des Schenkels (18) für den Torsionskörper (12) sich in ihrer Kontur (30) von derjenigen der Schenkelaufnahmefläche (16) des Torsionskörpers (12) unterscheidet.
Stabilisator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass umfänglich ein oder mehrere Hohlräume (32) zwischen Schenkelaufnahmefläche (16) und Aufnahmeöffnung (24) ausgebildet sind.
Stabilisator nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeöffnung (24) des Schenkels (18) oder die Schenkelaufnahmefläche (16) eine polygonförmige Kontur (30) aufweist.
Stabilisator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkelaufnahmefläche (16) des Torsionskörpers (12) oder die Aufnahmeöffnung (24) kreisrund ausgebildet sind.
Stabilisator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkelaufnahmefläche (16) des Torsionskörpers (12) durchmessergrößer ausgebildet ist als der Torsionskörper (12) in seinem Torsionsbereich (28).
Verfahren zur Herstellung eines Stabilisators, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Schenkel (18) mit einem Torsionskörper (12) fest verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Schenkel (18) mit dem Torsionskörper (12) vernietet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schenkel (18) auf den Schenkelaufnahmebereich (16) aufgesetzt und durch Auftulpen Material der Schenkelaufnahmefläche (16) in Hohlräume (32) zwischen Schenkelaufnahmefläche (16) und Aufnahmeöffnung (24) des Schenkels (18) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionskörper (12) beim Auftulpen Richtung Schenkel (18) gestülpt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionskörper (12) an seinen beiden Enden (22) mit je einem Schenkel (18) vernietet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufsetzen des Schenkels (18) ein Ende (22) des Torsionskörpers (12), an dem ein Schenkelaufnahmebereich (16) ausgebildet werden soll, durch Auftulpen erweitert und gegebenenfalls nachbearbeitet wird.