DE102007060389A1

DE102007060389A1 - Modulares Fahrwerkslenkersystem, Fertigungsanlage zur Herstellung von Fahrwerkslenkern und Verfahren zur Herstellung von Fahrwerkslenkern

Info

Publication number: DE102007060389A1
Application number: DE102007060389A
Authority: DE
Inventors: Horst Prof. Dr. Oehlschlaeger; Jörg Dr.-Ing. Barrenscheen
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2007-12-14
Filing date: 2007-12-14
Publication date: 2009-06-18

Abstract

Ein modulares Fahrwerkslenkersystem umfasst folgende Funktionsgruppen, nämlich: a) Lenkerstrukturelemente, b) Lager zur fahrzeugseitigen Ankopplung von Lenkerstrukturelementen, c) Federanbindungselemente, d) Dämpferanbindungselemente, e) Bremsenanbindungselemente, f) Radträger. Jede Funktionsgruppe umfasst eine definierte Anzahl zugelassener Einzelelemente. Zudem sind die Funktionsgruppen derart aufeinander abgestimmt, dass unterschiedliche Lenkerkonfigurationen durch Kombination von Einzelelementen aus ausgewählten oder allen Funktionsgruppen hergestellt werden können. Durch die Kombination erprobter Einzelelemente zu einem Lenker lässt sich schneller konstruieren, da der Erprobungsaufwand eines so zusammengesetzten Fahrwerkslenkers verringert wird. Zudem werden durch die Verwendung vorhandender Module die Werkzeug- und Prototypenkosten verringert. Weiterhin werden eine Fertigungsanlage und ein Verfahren zur Herstellung von Fahrwerkslenkern angegeben.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Modularisierung von Fahrwerkslenkern sowie deren Herstellung. Insbesondere zielt die Erfindung auf ein schnelles und kostengünstiges Konstruieren und Fertigen von Radführungen ab.
Fahrwerkslenker werden üblicherweise individuell für eine Radaufhängungskonfiguration konstruiert und hergestellt, um den jeweiligen Anforderungen im Hinblick auf Kinematik und Einbausituation Rechnung zu tragen. Dementsprechend sind aus dem Stand der Technik eine Vielzahl unterschiedlichster Fahrwerkslenker und unterschiedlichster Herstellungsverfahren bekannt. Die Neukonstruktion eines Fahrwerkslenkers sowie die Einrichtung der hierfür benötigten Fertigungsmittel sind jedoch mit einem großen Aufwand verbunden. Für jedes Fahrzeugprojekt entstehen eigene Bauteile, die jeweils neu konstruiert und erprobt werden müssen. Zudem werden für die Produktion zumeist stark individualisierte Fertigungsmittel benötigt, mit denen sich lediglich eine Lenkerkonfiguration fertigen lässt.
Zur Verringerung dieses Aufwands wurde bereits vorgeschlagen, einen Fahrwerkslenker zu modularisieren. In der DE 10 2004 009 723 A1 wird ein modulares System für die Konzeption und Produktion beliebig gestalteter Lenker für Achssysteme und Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen vorgeschlagen, bei dem für die Erzeugung von Varianten von Lenkern oder neue Lenkerbauformen keine nennenswerten Werkzeugkosten anfallen sollen. Das in der DE 10 2004 009 723 A1 offenbarte System beruht darauf, dass die Lenkerstruktur eines Querlenkers mehrteilig ausgebildet wird. Insbesondere wird eine Strebenanordnung aus zumindest zwei Strebeneinrichtungen vorgeschlagen, bei der die Strebeneinrichtungen als separate Profilteile mit im Wesentlichen ebener bzw. offener Querschnittsform ausgebildet sind. Diese sind in zumindest zwei unterschiedlichen Relativpositionen bzw. Relativwinkeln miteinander verbindbar, um eine schnelle Anpassung an geänderte fahrzeugseitige und radseitige Anbindungspunkte zu ermöglichen. Die in der DE 10 2004 009 723 A1 vorgeschlagene Modularisierung ist jedoch auf die Lenkerstruktur beschränkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Neukonstruktion von Fahrwerkslenkern sowie deren Herstellung und die Einrichtung der hierfür benötigten Fertigungsmittel weiter zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird durch ein modulares Fahrwerkslenkersystem gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Dieses bezieht folgende Funktionsgruppen in die Modularisierung mit ein, nämlich

a) Lenkerstrukturelemente,
b) Lager zur fahrzeugseitigen Ankopplung von Lenkerstrukturelementen,
c) Federanbindungselemente,
d) Dämpferanbindungselemente,
e) Bremsenanbindungselemente,
f) Radträger.

Jede Funktionsgruppe umfasst eine definierte Anzahl von Einzelelementen. Zudem sind die Funktionsgruppen derart aufeinander abgestimmt, dass unterschiedliche Lenkerkonfigurationen durch Kombination von Einzelelementen aus ausgewählten oder allen Funktionsgruppen hergestellt werden können.
Durch die Kombination erprobter Einzelelemente zu einem Lenker lässt sich schneller Entwickeln, da der Erprobungsaufwand eines so zusammengesetzten Fahrwerkslenkers verringert wird. Zudem werden durch die Verwendung vorhandener Module die Werkzeug- und Prototypenkosten verringert.
Selbst bei einem Einsatz eines Sonderelements anstelle eines standardisierten Einzelelements für einzelne Funktionsgruppen bleibt der Konstruktions- und Fertigungsaufwand im Vergleich zu einer vollständigen Neukonstruktion erheblich geringer.
Im Unterschied zum Stand der Technik lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Fahrwerkslenkersystem unterschiedlichste Lenkertypen herstellen, die ihrerseits wiederum variiert werden können. So können beispielsweise durch die Einzelelemente der Funktionsgruppen verschiedene Schräglenker, Querlenker oder Doppelquerlenkeranordnungen dargestellt werden, wobei die radseitige und fahrzeugseitige Anbindung sowie die Abstützung weiterer Komponenten im Modulssystem mitberücksichtigt wird.
Für die Einzelelemente der Funktionsgruppen bestehen im Hinblick auf die eingesetzten Fertigungsverfahren keine Beschränkungen. Vielmehr können die Einzelelemente einer Funktionsgruppe auch durch unterschiedliche Fertigungsverfahren hergestellt sein.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind zwischen den Funktionsgruppen definierte Schnittstellen vorgesehen. Es ist jedoch auch möglich, lediglich eine Modularisierung im Hinblick auf die Funktion der Einzelelemente vorzunehmen und die Verbindungselemente je nach Konfiguration individuell vorzunehmen, wodurch trotz Modularisierung und Konstruktion- wie Fertigungserleichterung ein hoher Freiheitsgrad in Bezug auf die Lenkerkonfiguration erzielt wird.
Das erfindungsgemäße Fahrwerkslenkersystem lässt sich mit Vorteil auf eine Fertigungsanlage zur Herstellung von Fahrwerkslenkern unterschiedlicher Konfiguration gemäß Patentanspruch 9 abbilden. Die Fertigungsanlage umfasst Standard-Fertigungsmittel zur Herstellung folgender Funktionsgruppen, nämlich:

a) Lenkerstrukturelemente,
b) Lager zur fahrzeugseitigen Ankopplung von Lenkerstrukturelementen,
c) Federanbindungselemente,
d) Dämpferanbindungselemente,
e) Bremsenanbindungselemente,
f) Radträger,

Ein neu entwickelter Fahrwerkslenker kann so weitestgehend mit sofort verfügbaren Fertigungsmitteln hergestellt werden. Dies gestattet sowohl ein schnelles Prototyping als auch eine schnelle Modifikation von Lenkern in der Serienfertigung. Zudem können unterschiedlichste Lenkertypen und Typenvarianten effizient und flexibel in einer Fertigungsanlage gefertigt werden.
Wie oben bereits angedeutet, können zusätzlich zu den genannten Standard-Fertigungsmitteln für die Einzelelemente der Funktionsgruppen, die nicht lenkerspezifisch vorgehalten werden müssen, Sonderfertigungsmittel zur Verbindung von Einzelelementen eingesetzt werden, wobei unter Sonderfertigungsmitteln solche verstanden werden, die an eine spezielle Lenkerkonfiguration individuell angepasst sind und für weitere Lenkerkonfigurationen in der Regel nicht verwendet werden können.
Ferner können zusätzlich zu den genannten Standard-Fertigungsmitteln für die Einzelelemente der Funktionsgruppen Sonderfertigungsmittel zur Herstellung von Sonder-Einzelelementen vorgesehen sein.
Die Erfindung besteht ferner in einem modularen Fertigungsverfahren zur Herstellung von Fahrwerkslenkern unterschiedlicher Konfiguration gemäß Patentanspruch 13, bei dem jeder Lenker aus mehreren Einzelelementen verschiedener Funktionsgruppen kombiniert wird. Die Einzelelemente werden hierbei aus ausgewählten oder allen der folgenden Funktionsgruppen entnommen:

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die oben bereits genannten Vorteile, insbesondere eine schnelle Konstruktion und Erprobung neuer Lenkerkonfigurationen, ein schnelles Prototyping sowie eine schnelle Fertigung unterschiedlicher Fahrwerkslenkertypen und Typenvarianten mit geringen Maschinenstandzeiten.
Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Patentansprüchen angegeben. Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines vereinfachten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen modularen Fahrwerkslenkersystems.
Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen modularisierten Schräglenker einer Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs. Jedoch ist die Erfindung nicht auf die Modularisierung eines bestimmten Lenkertyps beschränkt, sondern gestattet vielmehr die Einbeziehung unterschiedlicher Lenkertypen in ein Fahrwerkslenkersystem, wie beispielsweise Schräglenker, Querlenker und Doppelquerlenkeranordnungen. Sie lässt sich zudem auf weitere Achsbauweisen übertragen. Zudem können die Lenkertypen, wie in 1 dargestellt, in verschiedenen Varianten hergestellt werden, die sich beispielsweise im Hinblick auf ihre fahrzeugseitigen und radseitigen Anbindungspunkte, ihre Abmessungen und ihre Steifigkeitseigenschaften unterscheiden.
Das modulare Fahrwerkslenkersystem umfasst folgende Funktionsgruppen, nämlich:

Für jede dieser Funktionen besteht eine kleine Zahl von erprobten Lösungen, die in Abhängigkeit der Fahrzeugumgebung in immer ähnlicher Form miteinander kombiniert werden.
Erfindungsgemäß werden die Konstruktion und die Fertigung über die genannten Funktionsgruppen derart modular aufgebaut, dass die erprobten Lösungen für die einzelnen Funktionen zu einem Lenker zusammengesetzt werden können. Die Kombination spiegelt sich zudem auf der Produktionsseite wieder, wodurch der Aufwand für die Neuentwicklung eines Lenkers erheblich verringert wird. Insbesondere lassen sich durch die Kombination erprobter Einzelelemente schneller Konstruieren, der Erprobungsaufwand verringern und die Werkzeug- und Prototypenkosten reduzieren.
1 zeigt einen Schräglenker als Beispiel für einen von mehreren Lenkertypen, der in beispielsweise drei Varianten A, B und C gebaut werden soll. Diese Varianten sind mit dem modularen Fahrwerkslenkersystem schnell und einfach herstellbar.
Die erste Variante A setzt sich aus einer ersten Auswahl von Einzelelementen aus unterschiedlichen Funktionsgruppen zusammen, nämlich zwei Lenkerlagern 1a und 1b der Funktionsgruppe b) "Lager zur fahrzeugseitigen Ankopplung von Lenkerstrukturelementen", zwei Lenkerarmen 2 und 3 der Funktionsgruppe a) "Lenkerstrukturelemente", einer Federaufnahme 4 der Funktionsgruppe c) "Federanbindungselemente", einem Radträger 5 der Funktionsgruppe f) "Radträger", und einer Dämpferaufnahme 6 der Funktionsgruppe d) "Dämpferanbindungselemente".
Eine zweite Variante B unterscheidet sich von der ersten Variante A lediglich durch die Verwendung einer alternativen Federaufnahme 4' aus der Funktionsgruppe c) "Federanbindungselemente", bei der die Abstützung nicht unmittelbar auf dem Lenker sondern an einem Fortsatz des Lenkers erfolgt. Ein weiteres, hier nicht mehr dargestelltes Einzelelement der Funktionsgruppe c) könnte in einer Federaufnahme bestehen, bei der die Abstützfläche für die Feder im Lenker versenkt ist. Die einzelnen Federaufnahmen können gegebenenfalls mit unterschiedlichen Fertigungsverfahren hergestellt sein. Wesentlich ist, dass die Eigenschaften der Elemente der Funktionsgruppe bei Beginn einer Neukonstruktion bereits bekannt sind und über vorhandene Standard-Fertigungsmittel hergestellt werden können.
Eine dritte Variante C unterscheidet sich durch die Verwendung eines alternativen Lenkerarms 2' aus der Funktionsgruppe a) "Lenkerstrukturelemente", wodurch ohne großen Aufwand ein Fahrwerkslenker mit einer im Vergleich zur Variante A kürzeren Schräglenkerbasis SL erhalten wird.
Je nach Lenkerkonfiguration müssen nicht alle Funktionsgruppen für einen Fahrwerkslenker vorgesehen sein. In der Regel sind jedoch zumindest Elemente aus den Funktionsgruppen a), b) und f) vorhanden.
Sämtliche Komponenten des Ausführungsbeispiels lassen sich in einer flexiblen Fertigungsanlage auf Standard-Fertigungsmitteln herstellen, die im Hinblick auf die Fertigungsmöglichkeiten nicht auf eine einzige, spezielle Fahrwerkslenkerkonfiguration eingerichtet ist, sondern vielmehr die Herstellung von Komponenten für verschiedene Lenkerkonfigurationen gestattet. Insbesondere umfasst eine solche Fertigungsanlage Fertigungsmittel zur Herstellung der oben genannten Funktionsgruppen.
Es ist jedoch möglich, in besonderen Fällen Einzelelemente einer Lenkerkonfiguration vollkommen neu zu definieren, für die dann gegebenenfalls individuell angepasste Sonderfertigungsmittel benötigt werden.
Die Modularisierung kann zusätzlich definierte Schnittstellen zwischen den Funktionsgruppen beinhalten. Es ist jedoch auch möglich, die Verbindungselemente zwischen den Einzelelementen der Funktionsgruppen für eine Lenkerkonfiguration individuell zu konstruieren und hierfür geeignete Fertigungsmittel zu schaffen. Der hierfür erforderliche Aufwand ist im Vergleich zu der Konstruktion und Fertigung der Einzelelemente verhältnismäßig gering, so dass dieser im Vergleich zu einer völligen Neukonstruktion in Verbindung mit der Einrichtung einer entsprechenden Produktionsanlage in Kauf genommen werden kann.
Zur Herstellung eines neuen Fahrwerkslenkers werden je nach Lenkertyp und Typenvariante bevorzugt alle Einzelelemente aus ausgewählten oder allen der oben genannten Funktionsgruppen entnommen, wobei die Einzelelemente mit in der Fertigungsanlage vorhandenen Standard-Fertigungsmitteln herstellbar sind. Sind definierte Schnittstellen zwischen den Funktionsgruppen vorgesehen, lässt sich z. B. ein Prototyp sehr schnell erstellen. Andernfalls muss die Verbindung der Einzelelemente individuell vorgenommen werden: Gegebenenfalls können jedoch auch Sonder-Einzelelemente, welche aus dem Rahmen der Standardkomponenten herausfallen, in eine Lenkerkonfiguration einbezogen werden.

1: Lenkerlager
2, 2': Lenkerarm
3: Lenkerarm
4, 4': Federaufnahme
5: Radträger
6: Dämpferaufnahme

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102004009723 A1 [0003, 0003, 0003]

Claims

Modulares Fahrwerkslenkersystem, umfassend folgende Funktionsgruppen: a) Lenkerstrukturelemente, b) Lager zur fahrzeugseitigen Ankopplung von Lenkerstrukturelementen, c) Federanbindungselemente, d) Dämpferanbindungselemente, e) Bremsenanbindungselemente, f) Radträger, wobei jede Funktionsgruppe eine definierte Anzahl von Einzelelementen aufweist und die Funktionsgruppen derart aufeinander abgestimmt sind, dass unterschiedliche Lenkerkonfigurationen durch Kombination von Einzelelementen aus ausgewählten oder allen Funktionsgruppen herstellbar sind.
Modulares Fahrwerkslenkersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche Lenkertypen herstellbar sind.
Modulares Fahrwerkslenkersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche Varianten eines Lenkertyps herstellbar sind.
Modulares Fahrwerkslenkersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Lenker in unterschiedlicher Größe herstellbar sind.
Modulares Fahrwerkslenkersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Einzelelemente der Funktionsgruppe verschiedene Schräglenker, Querlenker oder Doppelquerlenkeranordnungen darstellbar sind.
Modulares Fahrwerkslenkersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelelemente einer Funktionsgruppe durch unterschiedliche Fertigungsverfahren hergestellt sind.
Modulares Fahrwerkslenkersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Funktionsgruppen definierte Schnittstellen vorgesehen sind.
Modulares Fahrwerkslenkersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Funktionsgruppen ausgewählte standardisierte Einzelelemente in einer Lenkerkonfiguration durch lenkerkonfigurationsindividuelle Verbindungsmittel zusammengefügt sind.
Fertigungsanlage zur Herstellung von Fahrwerkslenkern unterschiedlicher Konfiguration, umfassend Fertigungsmittel zur Herstellung folgender Funktionsgruppen: a) Lenkerstrukturelemente, b) Lager zur fahrzeugseitigen Ankopplung von Lenkerstrukturelementen, c) Federanbindungselemente, d) Dämpferanbindungselemente, e) Bremsenanbindungselemente, f) Radträger, wobei jede Funktionsgruppe eine definierte Anzahl zugelassener Einzelelemente aufweist und durch Kombination von Einzelelementen aus ausgewählten oder allen Funktionsgruppen ein Fahrwerkslenker herstellbar ist.
Fertigungsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den genannten Standard-Fertigungsmitteln für die Einzelelemente der Funktionsgruppen Sonderfertigungsmittel, die an eine spezielle Lenkerkonfiguration individuell angepasst sind, zur Verbindung von Einzelelementen vorgesehen sind.
Fertigungsanlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den genannten Standard-Fertigungsmitteln für die Einzelelemente der Funktionsgruppen Sonderfertigungsmittel zur Herstellung von Sonder-Einzelelementen vorgesehen sind.
Fertigungsanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche Fertigungsmittel für verschiedene Einzelelemente einer Funktionsgruppe vorgesehen sind.
Modulares Fertigungsverfahren zur Herstellung von Fahrwerkslenkern unterschiedlicher Konfiguration, bei dem jeder Lenker aus mehreren Einzelelementen verschiedener Funktionsgruppen kombiniert wird, wobei die Einzelelemente aus ausgewählten oder allen der folgenden Funktionsgruppen entnommen werden: a) Lenkerstrukturelemente, b) Lager zur fahrzeugseitigen Ankopplung von Lenkerstrukturelementen, c) Federanbindungselemente, d) Dämpferanbindungselemente, e) Bremsenanbindungselemente, f) Radträger.
Modulares Fertigungsverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelelemente auf Standard-Fertigungsmitteln einer Fertigungsanlage gefertigt werden.
Modulares Fertigungsverfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbindung von Einzelelementen Sonderfertigungsmittel eingesetzt werden, welche an eine spezielle Lenkerkonfiguration individuell angepasst sind.
Modulares Fertigungsverfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sonder-Einzelelement in eine Lenkerkonfiguration einbezogen wird.