DE102007018569A1

DE102007018569A1 - Fahrwerkslenker für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102007018569A1
Application number: DE102007018569A
Authority: DE
Inventors: Ralf Dipl.-Ing. Koormann; Volker Dipl.-Ing. Raap; Heiko Dipl.-Ing. Kirchner; Peter Büscher
Original assignee: ThyssenKrupp Umformtechnik GmbH
Current assignee: GMF UMFORMTECHNIK GMBH, DE
Priority date: 2007-04-18
Filing date: 2007-04-18
Publication date: 2008-10-30
Anticipated expiration: 2027-04-19
Also published as: DE102007018569B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fahrwerkslenker für Kraftfahrzeuge, insbesondere einen Vorderachsquerlenker für Personenkraftfahrzeuge. Der Fahrwerkslenker ist in einschaliger Blechbauweise ausgeführt. An einem Anschlusspunkt (5) weist der Fahrwerkslenker einen Zapfen (6) auf, der mit einem im Durchmesser größeren Sockel (7) in einer Tülle (8) gehalten und stoffschlüssig angebunden ist. Die Tülle (8) wird von den überhöhten Rändern (4b, 4c) eines als U-Profil ausgebildeten Blecharms (4) gebildet. Die überhöhten Ränder (4a, 4b) umfassen den Sockel (7) des Zapfens (6) mit einem Umschlingungswinkel von mindestens 270°.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrwerklenker in Blechbauweise für ein Kraftfahrzeug mit mehreren Anschlusspunkten, mit denen er mit der Karosserie und einem dynamisch bewegten Teil des Kraftfahrzeuges verbindbar ist, wobei ein Anschlusspunkt von einem Zapfen gebildet wird, der in einem Blecharm des Lenkers gehalten ist.
Fahrwerkslenker, die ein Bindeglied zwischen der Karosserie eines Kraftfahrzeuges einerseits und dynamisch beweglichen Teilen, insbesondere Radträger, Feder, Dämpfer und Stabilisatoren andererseits bilden, sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Sie können als gegossene Bauteile oder als Schalen aus Stahlblech ausgebildet sein. Bei einem solchen Fahrwerkslenker kommt es neben seiner Formsteifigkeit und Lebensdauereigenschaften auch auf sein Gewicht als ungefederte Masse an.
Ein bekannter Fahrwerkslenker der eingangs genannten Art ( DE 100 11 845 A1 ) hat im wesentlichen die Form eines Dreiecks. Er ist als Hohlkörper aus zwei gefügten Blechschalen gebildet. An einem Ende eines Arms dieses dreieckförmigen Fahrwerkslenkers ist zwischen halbkreisförmigen Außenrändern der beiden Schalenteile ein hohler, einen Sockel aufweisender Zapfen aus Blech mit seinem Sockel eingefügt. Zwar hat ein solcher zweischaliger Querlenker eine hohe Formsteifigkeit, doch ist seine Herstellung aufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fahrwerkslenker zu schaffen, der bei geringen Fertigungskosten eine hohe Formsteifigkeit und ein geringes Gewicht hat.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Fahrwerkslenker der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Lenker einschalig ausgebildet ist und sein Blecharm in eine Tülle ausläuft, die den Zapfen mit einem Umschlingungswinkel von mindestens 270° umschließt und mit dem Zapfen stoffschlüssig verbunden ist.
Der erfindungsgemäße Fahrwerkslenker lässt sich wegen der einschaligen Blechbauweise kostengünstig herstellen und hat ein geringes Gewicht. Die Verbindung zwischen Tülle und Zapfen durch Formschluss mit großem Umschlingungswinkel und Stoffschluss steht der herkömmlichen Verbindung bei dem bekannten zweischaligen Fahrwerkslenker nicht nach.
Nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung wird die stoffschlüssige Verbindung von einer am vorderen Rand der Tülle vorgesehenen Schweißnaht gebildet. Eine solche Schweißnaht lässt sich nach Einfügen des Zapfens in die Tülle problemlos realisieren.
Der große Umschlingungswinkel der Tülle sollte zwischen 300° und 360° betragen. Gute Erfahrungen wurden sowohl hinsichtlich der Herstellbarkeit der Tülle als auch hinsichtlich der dauerfesten Verbindung mit einem Umschlingungswinkel zwischen 320° und 340° erzielt.
Um ein möglichst geringes Gewicht bei hoher Formsteifigkeit zu erzielen, sollte das Blech eine Dicke von 2 mm bis 6 mm und eine Festigkeit von 350 MPa bis 1000 MPa haben. Vorzugsweise sollte das Blech aus Dualphasenstahl bestehen. Auch sogenannte Complexphasenstähle oder Thermomechanisch gewalzte Kaltformstähle sind gut geeignet, wenn höhere Festigkeiten gewünscht werden.
Positiv wirkt sich hinsichtlich einer dauerhaften und formsteifen Verbindung aus, wenn der Zapfen auf einem im Durchmesser größeren Sockel sitzt, mit dem er in der Tülle steckt. Der Zapfen mit seinem Sockel kann als hohles Blechformteil oder Fließpressteil ausgebildet sein. Auch dieses Blechformteil sollte eine möglichst hohe Festigkeit haben, mindestens aus Dualphasenstahl bestehen.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrwerkslenkers, das durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:

• Umformen eines flachen Blechzuschnittes zu einer Blechschale mit im Bereich der späteren Tülle gegenüber den übrigen Rändern überhöhten, nach außen weisenden Randabschnitten.
• Beschneiden der Ränder der Blechschale derart, dass die beschnittenen Kanten der Randabschnitte von dem Bereich der Tülle in die anschließenden, niedrigeren Kanten der Ränder der übrigen Blechschale kontinuierlich übergehen.
• Umbiegen der Randabschnitte derart, dass sie mit dem zwischen ihnen liegenden Bereich der Tülle ein U-Profil mit Steg und Schenkeln bilden.
• Umformen der Schenkel und des zwischen ihnen liegenden Bereichs der Tülle um einen den Abmessungen des Zapfens entsprechenden Füllschieber durch äußere auf die Randabschnitte und den dazwischen liegenden Bereich radial einwirkende Formwerkzeuge zu einer Tülle.
• Nach Entfernen der Formwerkzeuge und den Füllschiebern, Einfügen und stoffschlüssiges Verbinden des Zapfens. Dabei wird vorzugsweise der Zapfen mit der Tülle durch eine umlaufende Schweißnaht am vorderen Rand der Tülle verbunden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:
1 einen aus Blech geformten einschaligen Fahrwerkslenker in perspektivischer Ansicht von unten und
2 verschiedene Phasen der Formgebung eines Blecharms des einschaligen Fahrwerkslenkers gemäß 1 zu einer Tülle.
Der in 1 dargestellte Fahrwerkslenker hat die Grundform eines Dreiecks. Er ist als Vorderachsquerlenker für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftfahrzeug, ausgebildet. Er bildet das Bindeglied zwischen der Karosserie des Kraftfahrzeuges einerseits und dynamisch beweglichen Teilen des Kraftfahrzeuges, wie Radträger, Feder, Dämpfer und Stabilisator andererseits.
Der Fahrwerkslenker ist als einschaliges Formteil gestaltet. Er ist aus einem Blechzuschnitt zu der Schale umgeformt, insbesondere durch Tiefziehen. Die Dreiecksform der Blechschale wird im wesentlichen von einem im wesentlichen geraden Blecharm 1 mit zwei unterschiedlich gestalteten Anschlusspunkten 2, 3 an den Enden dieses Blecharms 1 und einem gebogenen Blecharm 4 mit einem Anschlusspunkt 5 gebildet. Der Anschlusspunkt 5 weist einen Zapfen 6 mit einem im Durchmesser größeren Sockel 7 auf, der in einer Tülle 8 des Arms 4 steckt. Der im Querschnitt sechseckige Zapfen 6 mit seinem im Umfang runden, stufenförmig abgesetzten Sockel 7 ist als Hohlkörper aus Blech geformt. Der Zapfen 6 mit seinem Sockel 7 wird zum einen formschlüssig von der Tülle 8 gehalten und ist darüber hinaus stoffschlüssig durch eine umlaufende Schweißnaht 9 am vorderseitigen Rand 10 der Tülle 8 verbunden. Die Tülle 8 umschließt den Sockel 7 bis auf eine kleine Lücke. Dafür sind die Ränder 4b, 4c des Blecharmes 4 im Bereich der Tülle 8 gegenüber den übrigen Rändern 4b, 4c des Blecharms 4 überhöht. Die Kanten 4b*, 4c* im Bereich der Tülle 8 überhöhten Ränder 4b, 4c laufen kontinuierlich in die nicht überhöhten Ränder 4b, 4c des übrigen Blecharms 4 aus.
Die Herstellung eines solchen Fahrwerksträgers erfolgt auf folgende Art und Weise:
Aus einem flachen Blechzuschnitt wird insbesondere durch Tiefziehen eine Schale mit zwei Blecharmen 1, 4 geformt. Jeder Blecharm 1, 4 hat ein U-förmiges Profil, besteht also aus einem Boden 1a, 4a, und zwei Rändern 1b, 1c, 4b, 4c. Bei der Formgebung einer solchen Schale, und zwar dem Tiefziehen, entstehen Randabschnitte, die anschließend beschnitten werden. Im Bereich der späteren Tülle 8 entsteht ein Profil mit flanschartigen Überständen 11, 12, wie es in 2a dargestellt ist. Solche Überstände 11, 12 finden sich nicht nur im Bereich der späteren Tülle 8, sondern auch im weiteren Bereich des Blecharms 4. Gegenüber den späteren Rändern 4b, 4c sind sie überhöht. Es gilt deshalb, sie zu beschneiden, wobei ihre Höhe vom Bereich ihrer Kanten 4b*, 4c* der späteren Tülle 8 allmählich auf die Normalhöhe im weiteren Bereich der Ränder 4b, 4c abnimmt.
Nach Beschneiden der Ränder 4b, 4c werden die flanschartigen Überstände 11, 12 mit Form- und Stützwerkzeugen 13, 14, 16, 17 umgelegt, so dass ein U-förmiges Profil 18 mit Steg 18a und Schenkeln 18b, 18c entsteht, wie in 2b dargestellt.
Nach Entformung dieses Profils 18 wird ein im Querschnitt kreisförmiger Füllschieber 19 in das U-förmige Profil 18 eingeschoben und mittels eines mit Kraft z. B. von einer Gasdruckfeder 20 beaufschlagten Formwerkzeuges 21 eingeklemmt. Dann werden mit weiteren Formwerkzeugen 22, 23 die Schenkel 18b, 18c an den Füllschieber 19 angedrückt, so dass die gewünschte Form der Tülle 8 entsteht, wie in 2c dargestellt ist.
Nach Entfernen der Formwerkzeuge 22, 23 erfolgt die Kalibrierung der zwischen dem Formwerkzeug 21 und dem Füllschieber 19 eingespannt gehaltenen Tülle 8 mittels einer Formbacke 24, gegen die die eingespannt gehaltene Tülle 8 durch die Gasdruckfeder 20 gedrückt wird, wie in 2d dargestellt ist.
Nach dieser Kalibrierung werden der Füllschieber 19 aus der Tülle 8 gezogen und die Formwerkzeuge 21, 24 entfernt. Der Zapfen 6 mit seinem Sockel 7 wird dann in die Tülle 8 eingefügt und an deren Rand 10 angeschweißt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10011845 A1 [0003]

Claims

Fahrwerkslenker in Blechbauweise für ein Kraftfahrzeug mit mehreren Anschlusspunkten (2, 3, 5), mit denen er mit der Karosserie und einem dynamisch bewegten Teil des Kraftfahrzeuges verbindbar ist, wobei ein Anschlusspunkt (5) von einem Zapfen (6) gebildet wird, der in einem Blecharm (4) des Lenkers gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenker einschalig ausgebildet ist und sein Blecharm (4) in eine Tülle (8) ausläuft, die den Zapfen (6) mit einem Umschlingungswinkel von mindestens 270° umschließt und mit dem Zapfen (6) stoffschlüssig verbunden ist.
Fahrwerkslenker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung von einer am vorderen Blechrand (10) der Tülle (8) vorgesehenen Schweißnaht (9) gebildet wird.
Fahrwerkslenker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschlingungswinkel zwischen 300° und 360° liegt.
Fahrwerkslenker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschlingungswinkel zwischen 320° und 340° beträgt.
Fahrwerkslenker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech eine Dicke von 2 mm bis 6 mm und eine Festigkeit von 350 MPa bis 1000 MPa hat.
Fahrwerkslenker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech aus Dualphasenstahl, Complexphasenstahl oder thermomechanisch gewalztem Kaltformstahl besteht.
Fahrwerkslenker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (6) auf einem im Durchmesser größeren Sockel (7) sitzt, mit dem er in der Tülle (8) steckt.
Fahrwerkslenker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (6) mit seinem Sockel (7) als ein hohles Blechformteil oder Fließpressteil ausgebildet ist.
Verfahren zum Herstellen eines Fahrwerkslenkers nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: • Umformen eines flachen Blechzuschnittes zu einer Blechschale mit im Bereich der späteren Tülle (8) gegenüber den übrigen Rändern (4b, 4c) überhöhten, nach außen weisenden Randabschnitten (11, 12). • Beschneiden der Randabschnitte der Blechschale derart, dass die beschnittenen Kanten (4b*, 4c*) der Randabschnitte (11*, 12*) von dem Bereich der Tülle (8) in die anschließenden, niedrigeren Kanten der Ränder (4b, 4c) der Blechschale kontinuierlich übergehen. • Umbiegen der Randabschnitte (11*, 12*) derart, dass sie mit dem zwischen ihnen liegenden Bereich der Tülle (8) ein U-Profil (18) mit Steg (18a) und Schenkeln (18b, 18c) bilden. • Umformen der Schenkel (18b, 18c) und des zwischen ihnen liegenden Bereichs (18a) der späteren Tülle (8) um einen den Abmessungen des Zapfens (6) entsprechenden Füllschieber (19) durch äußere auf die Schenkel (18b, 18c) und den dazwischen liegenden Steg (18a) radial einwirkende Formwerkzeuge zu der Tülle (8). • Entfernen der Formwerkzeuge (19, 21, 22, 23, 24), Einfügen und stoffschlüssiges Verbinden des Zapfens (6) mit der Tülle (8).
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (6) mit der Tülle (8) durch eine umlaufende Schweißnaht (9) am vorderen Rand (10) der Tülle (8) verbunden wird.