DE102009008839A1

DE102009008839A1 - Einteiliger Gussquerlenker sowie Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE102009008839A1
Application number: DE102009008839A
Authority: DE
Inventors: Tobias Fischer; Sierk Fiebig; Ronny Ryssmann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2009-02-13
Publication date: 2010-08-19

Abstract

Aufgabe der Erfindung ist es, einen einteiligen Gussquerlenker (1) in Fachwerkbauweise zu schaffen, der vermittels einfacher und kostengünstiger Maßnahmen ein im Hinblick auf den Stand der Technik weiter verbessertes Festigkeits- und Verformungsverhalten aufweist. Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein geeignetes Verfahren zur Herstellung eines derartigen einteiligen Gussquerlenkers (1) in Fachwerkbauweise anzugeben. Gelöst wird die gestellte Aufgabe im Wesentlichen durch die Schaffung bestimmter ausgewählter Bereiche (8, 9) des Gussquerlenkers (1), die eine im Verhältnis zu den übrigen Bereichen höhere Festigkeit und Bruchdehnung aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft einen einteiligen Gussquerlenker sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben gemäß der Merkmalskombination des Patentanspruchs 1 bzw. 9.
Einteilige Querlenker sind seit geraumer Zeit bekannt und werden bestimmungsgemäß in Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen eingesetzt, wo sie insbesondere der Abstützung eines radtragenden Bauteils an einem Fahrzeugaufbau oder einer fahrzeugaufbaufesten Komponente dienen.
So sind aus der DE 197 20 134 A1 und der US 5 357 775 A Querlenker der gattungsgemäßen Art, auch als Radführungslenker bezeichnet, bekannt, die als Strangpressteile aus Leichtmetall gebildet sind und in Anlehnung an die an sich bekannte Fachwerkbauweise einen Ober- und einen Untergurt sowie dieselben untereinander verbindende Stege respektive Rippen und integrierte Lageraugen aufweist. Des Weiteren ist aus der DE 33 33 525 A1 ein in sogenannter offener Gießweise hergestellter gegossener Lenker aus GGG, GGV oder einer Leichmetalllegierung mit Ober- und Untergurt und dieselben verbindenden Querstegen sowie mit im Wesentlichen hut-förmigem Querschnitt bekannt. Weiter sind aus der EP 1 167 092 B1 und der JP 9315123 A einteilige Gussquerlenker mit stegförmigen Randbereichen, in welchen Mittel zur Befestigung des Querlenkers an einem radtragenden Bauteil und am Fahrzeugaufbau oder einer fahrzeugaufbaufesten Komponente integriert sind, sowie mit einem zwischen den Randbereichen und den besagten Mitteln zur Befestigung angeordneten flächigen Bereich, der seinerseits Durchbrüche aufweist, bekannt. Schließlich ist aus der JP 11078451 A ein Gussquerlenker in Fachwerkbauweise mit Ober- und Untergurt, in welchen Mittel zur Befestigung des Querlenkers an einem radtragenden Bauteil und am Fahrzeugaufbau oder einer fahrzeugaufbaufesten Komponente integriert sind, sowie mit Querstegen und Rippen bekannt, wobei Zwischenräume bzw. Durchbrüche teilweise von Häuten eingenommen sind, die von besagten Ober- und Untergurt, Querstegen und Rippen ausgehend sich in die Zwischenräume hinein erstrecken. All den vorstehenden Lösungen ist gemein, dass diese bei zumindest Erhalt, vorzugsweise Verbesserung des Festigkeits- und Verformungsverhaltens des Querlenkers eine Verringerung des Materialeinsatzes über besagte Fachwerkbauweise bezwecken, wobei die Möglichkeiten zu weiteren diesbezüglichen Verbesserungen weitestgehend ausgeschöpft sind.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, einen einteiligen Gussquerlenker in Fachwerkbauweise zu schaffen, der vermittels einfacher und kostengünstiger Maßnahmen ein im Hinblick auf den Stand der Technik weiter verbessertes Festigkeits- und Verformungsverhalten aufweist. Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein geeignetes Verfahren zur Herstellung eines derartigen einteiligen Gussquerlenkers in Fachwerkbauweise anzugeben.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch gezielte Kühlung des Gussteils während der Herstellung des Gussquerlenkers das Festigkeits- und Verformungsverhalten desselben definiert und bereichsweise unterschiedlich eingestellt werden kann.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe demnach durch einen einteiligen Gussquerlenker in Fachwerkbauweise, mit Gurten und dieselben untereinander verbindenden Stegen, sowie mit gebildete Zwischenräume zumindest teilweise ausfüllenden Häuten, wobei bestimmte ausgewählte Bereiche des Gussquerlenkers eine im Verhältnis zu den übrigen Bereichen höhere Festigkeit und Bruchdehnung aufweisen.
Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
Danach sind vorzugsweise besagte ausgewählte Bereiche höherer Festigkeit und Bruchdehnung im bestimmungsgemäßen Gebrauch und/oder bei Missbrauch des Gussquerlenkers hochbeanspruchte Bereiche desselben. Vorteilhaft können die Bereiche höherer Festigkeit und Bruchdehnung durch ein gezieltes und schnelles Abkühlen derselben während des Gießprozesses bewirkt sein. Weiter können zusätzlich zu besagten Stegen dieselben untereinander oder mit den Gurten verbindende Rippen vorgesehen sein und die Bereiche höherer Festigkeit und Bruchdehnung bei Bedarf eine erhöhte Konzentration von Stegen, Rippen und/oder Häuten aufweisen, wodurch das Festigkeits- und Verformungsverhaltens des Gussquerlenkers noch weiter zu verbessern und noch feiner einstellbar ist. Vorteilhaft können die Gurte, Stege und/oder Rippen einen Querschnitt aufweisen, der auf die Grundgeometrie eines Kreises oder Polygons zurückgeführt ist, wobei sich an diesen Querschnitt in die besagten Zwischenräume sich hinein erstreckende Häute anschließen. Durch diese Maßnahme sind während des Gießens das Füllungs- und Erstarrungsverhalten des Gussteils respektive zu erstellenden Gussquerlenkers vorteilhaft beeinflussbar und der Gieß- und Entformprozess an sich erleichtert. Weiter vorteilhaft kann der Gussquerlenker aus einem Leichtmetallguss, insbesondere Aluminiumguss, oder aus einem Gusseisen mit Kugelgraphit oder mit Vermiculargraphit bestehen und kostengünstig nach einem an sich bekannten Niederdruck-Gießverfahren, insbesondere Gegendruck-Kokillen-Gießverfahren oder einem anderen geeigneten Kokillen-Gießverfahren hergestellt sein.
Das Verfahren zur Herstellung eines einteiligen Gussquerlenkers in Fachwerkbauweise, mit Gurten und dieselben untereinander verbindenden Stegen, sowie mit gebildete Zwischenräume zumindest teilweise ausfüllenden Häuten, unter Verwendung einer Kokillen-Gießmaschine, zeichnet sich dadurch aus, dass während des Füllens und/oder unmittelbar nach dem Füllen der Kokille mit Gießmaterial dieselbe gezielt in Bereichen, die mit ausgewählten Bereichen des auszubildenden Gussquerlenkers korrespondieren, eine im Verhältnis zu den übrigen Bereichen des Gussquerlenkers erhöhte und demgemäß schnellere Kühlung zur Einstellung einer höheren Festigkeit und Bruchdehnung der besagten ausgewählten Bereiche des Gussquerlenkers erfährt.
Die erhöhte und demgemäß schnellere Kühlung kann dabei in Bereichen der Kokille durchgeführt werden, die mit im bestimmungsgemäßen Gebrauch und/oder bei Missbrauch des Gussquerlenkers hochbeanspruchten Bereichen desselben korrespondieren. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass ein Gussquerlenker hergestellt wird, der neben besagten Gurten und dieselben untereinander verbindenden Stegen zusätzlich die Stege untereinander oder mit den Gurten verbindende Rippen aufweist. Ferner kann ein Gussquerlenker hergestellt werden, dessen Bereiche höherer Festigkeit und Bruchdehnung eine erhöhte Konzentration von Stegen, Rippen und/oder Häuten aufweisen. Weiter kann es von Vorteil sein, einen Gussquerlenker herzustellen, dessen Gurte, Stege und/oder Rippen einen Querschnitt aufweisen, der auf die Grundgeometrie eines Kreises oder Polygons zurückgeführt ist, wobei sich an diesen Querschnitt in die besagten Zwischenräume sich hinein erstreckende Häute anschließen. Nach Bedarf kann ein Gussquerlenker aus einem Leichtmetallguss, insbesondere Aluminiumguss, oder aus einem Gusseisen mit Kugelgraphit oder mit Vermiculargraphit hergestellt werden. Zur Durchführung des Verfahrens bieten sich eine Kokillen-Gießmaschine in Form einer Niederdruck-Gießmaschine, insbesondere Gegendruck-Kokillen-Gießmaschine, oder jedwede andere an sich bekannte und geeignete Kokillen-Gießmaschine an.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
1 einen einteiligen Gussquerlenker in einer perspektivischen Ansicht, und
2 den Schnitt I-I nach 1.
Die 1 und 2 zeigen einen einteiligen Gussquerlenker 1 in Fachwerkbauweise nach Art eines an sich bekannten Dreiecksquerlenkers mit Gurten 2 und dieselben untereinander verbindenden Stegen 3. Zusätzlich zu besagten Stegen 3 sind Rippen 4 vorgesehen, die ihrerseits Stege 3 untereinander oder mit den Gurten 2 verbinden. In die Gurte 2 sind ferner Anbindungen 5 an ein nicht näher dargestelltes radtragendes Bauteil und am Fahrzeugaufbau oder an einer fahrzeugaufbaufesten Komponente integriert.
Von den Gurten 2, Stegen 3 und Rippen 4 gebildete Zwischenräume 6 sind zumindest teilweise von Häuten 7 ausgefüllt, die ihrerseits vom benachbarten Querschnitt der Gurte 2, Stege 3 und/oder Rippen 4 ausgehen und sich in der Ebene des Gussquerlenkers 1 in die besagten Zwischenräume 6 hinein erstrecken. Der Querschnitt der Gurte 2, Stege 3 und/oder Rippen 4 ist vorzugsweise auf die Grundgeometrie eines Kreises oder Polygons zurückgeführt.
Durch die Ausbildung und Anordnung der Gurte 2, Stege 3, Rippen 4 und/oder Häute 7 sowie durch die Wahl der Anzahl derselben kann in weiten Grenzen vorteilhaft auf das Füllungs- und Erstarrungsverhalten des Gussteils respektive zu erstellenden Gussquerlenkers 1, auf den Gieß- und Entformprozess an sich sowie auf das Festigkeits- und Verformungsverhalten des Gussquerlenkers 1 Einfluss genommen werden.
Wie bereits einleitend ausgeführt, sind die Möglichkeiten, weitere maßgebliche Verbesserungen bezüglich des Festigkeits- und Verformungsverhaltens des Gussquerlenkers 1 über besagte Fachwerkbauweise zu erzielen, weitestgehend ausgeschöpft.
Um diesem Umstand zu begegnen, ist nunmehr vorgesehen, dass bestimmte ausgewählte Bereiche 8, 9 des Gussquerlenkers 1 eine im Verhältnis zu den übrigen Bereichen desselben höhere Festigkeit und Bruchdehnung aufweisen, welches insbesondere durch eine lokale bzw. gezielte Gefügeausbildung der ausgewählter Bereiche 8, 9 des Gussquerlenkers 1 während der Herstellung desselben durch Gießen bewerkstelligbar ist. Im Besonderen bietet sich zur gezielten Gefügeausbildung während des Gießprozesses ein gezieltes und schnelles Abkühlen besagter Bereiche 8, 9 an.
Die Auswahl derartiger, vorzugsweise hochbeanspruchter Bereiche 8, 9 erfolgt überwiegend in Abhängigkeit von der Beanspruchung des Gussquerlenkers 1 im bestimmungsgemäßen Gebrauch und/oder bei Missbrauch desselben, beispielsweise infolge Anstoßens des Rades an einen Bordstein.
Vorliegend sind solche hochbeanspruchten Bereiche 8, 9 durch insbesonders starke Krümmungen der Gurte 2 gekennzeichnet, in welchen zusätzlich eine erhöhte Konzentration von Stegen 3, Rippen 4 und/oder Häuten 7 zu verzeichnen sein kann (1).
Denkbar ist es jedoch auch und demgemäß durch die Erfindung mit erfasst, Bereiche 8, 9 höherer Festigkeit und Bruchdehnung gezielt auszuwählen, um im Falle eines Missbrauchs des Gussquerlenkers 1 eine Steuerung des Versagens desselben, nämlich in nicht näher bezeichneten Bereichen, die eine geringere Festigkeit und Bruchdehnung aufweisen, zu bewirken.
Für vorstehend beschriebene Ausgestaltung des Gussquerlenkers 1 bietet sich eine Vielzahl von Gießwerkstoffen an. So können derartige Gussquerlenker 1 beispielsweise aus einem Leichtmetallguss, wie Aluminiumguss, oder auch aus einem Gusseisen mit Kugelgraphit oder mit Vermiculargraphit bestehen.
Zur Herstellung des in Rede stehenden Gussquerlenkers 1 bietet sich ein an sich bekanntes Kokillen-Gießverfahren, vorzugsweise ein Niederdruck-Gießverfahren, insbesondere Gegendruck-Kokillen-Gießverfahren an, bei dem der Gießofen bzw. dessen Tiegel und die Kokillenkammer der Kokille zunächst gleichzeitig mit einem Druckgas beaufschlagt werden. Der Gießvorgang erfolgt hierbei vermittels eines Steigrohres, durch welches flüssiges Metall von unten nach oben, d. h., vom Tiegel in die Kokillenkammer der Gegendruck-Kokillen-Gießmaschine gefördert wird, wenn die Kokillenkammer belüftet und demgemäß der Druck in derselben abgesenkt wird. Ist die Kokillenkammer bzw. der Formhohlraum gefüllt, erfährt die Kokille gezielt in Bereichen, die mit den ausgewählten Bereichen 8, 9 des auszubildenden Gussquerlenkers 1 korrespondieren, eine im Verhältnis zu den übrigen Bereichen des Gussquerlenkers 1 erhöhte und demgemäß schnellere Kühlung zur Einstellung einer im Verhältnis höheren Festigkeit und Bruchdehnung der besagten ausgewählten Bereiche 8, 9 des Gussquerlenkers 1 (nicht näher dargestellt).

1: Gussquerlenker
2: Gurte
3: Stege
4: Rippen
5: Anbindung
6: Zwischenräume
7: Häute
8, 9: Bereiche höherer Festigkeit und Bruchdehnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19720134 A1 [0003]
- US 5357775 A [0003]
- DE 3333525 A1 [0003]
- EP 1167092 B1 [0003]
- JP 9315123 A [0003]
- JP 11078451 A [0003]

Claims

Einteiliger Gussquerlenker (1) in Fachwerkbauweise, mit Gurten (2) und dieselben untereinander verbindenden Stegen (3), sowie mit gebildete Zwischenräume (6) zumindest teilweise ausfüllenden Häuten (7), wobei bestimmte ausgewählte Bereiche (8, 9) des Gussquerlenkers (1) eine im Verhältnis zu den übrigen Bereichen höhere Festigkeit und Bruchdehnung aufweisen.
Einteiliger Gussquerlenker (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass besagte ausgewählte Bereiche (8, 9) höherer Festigkeit und Bruchdehnung im bestimmungsgemäßen Gebrauch und/oder bei Missbrauch des Gussquerlenkers (1) hochbeanspruchte Bereiche (8, 9) desselben sind.
Gussquerlenker (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche (8, 9) höherer Festigkeit und Bruchdehnung durch ein gezieltes und schnelles Abkühlen derselben während des Gießprozesses bewirkt sind.
Gussquerlenker (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu besagten Stegen (3) dieselben untereinander oder mit den Gurten (2) verbindende Rippen (4) vorgesehen sind.
Gussquerlenker (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche (8, 9) höherer Festigkeit und Bruchdehnung eine erhöhte Konzentration von Stegen (3), Rippen (4) und/oder Häuten (7) aufweisen.
Gussquerlenker (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gurte (2), Stege (3) und/oder Rippen (4) einen Querschnitt aufweisen, der auf die Grundgeometrie eines Kreises oder Polygons zurückgeführt ist, wobei sich an diesen Querschnitt in die besagten Zwischenräume (6) sich hinein erstreckende Häute (7) anschließen.
Gussquerlenker (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gussquerlenker (1) aus einem Leichtmetallguss, insbesondere Aluminiumguss, oder aus einem Gusseisen mit Kugelgraphit oder mit Vermiculargraphit besteht.
Gussquerlenker (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gussquerlenker (1) nach einem an sich bekannten Kokillen-Gießverfahren, vorzugsweise nach einem Niederdruck-Gießverfahren, insbesondere Gegendruck-Kokillen-Gießverfahren hergestellt ist.
Verfahren zur Herstellung eines einteiligen Gussquerlenkers (1) in Fachwerkbauweise, mit Gurten (2) und dieselben untereinander verbindenden Stegen (3), sowie mit gebildete Zwischenräume (6) zumindest teilweise ausfüllenden Häuten (7), unter Verwendung einer Kokillen-Gießmaschine, wobei während des Füllens und/oder unmittelbar nach dem Füllen der Kokille mit Gießmaterial dieselbe gezielt in Bereichen, die mit ausgewählten Bereichen (8, 9) des auszubildenden Gussquerlenkers (1) korrespondieren, eine im Verhältnis zu den übrigen Bereichen des Gussquerlenkers (1) erhöhte und demgemäß schnellere Kühlung zur Einstellung einer höheren Festigkeit und Bruchdehnung der besagten ausgewählten Bereiche (8, 9) des Gussquerlenkers (1) erfährt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erhöhte und demgemäß schnellere Kühlung in Bereichen der Kokille durchgeführt wird, die mit im bestimmungsgemäßen Gebrauch und/oder bei Missbrauch des Gussquerlenkers (1) hochbeanspruchten Bereichen (8, 9) desselben korrespondieren.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gussquerlenker (1) hergestellt wird, der neben besagten Gurten (2) und dieselben untereinander verbindenden Stegen (3) zusätzlich die Stege (3) untereinander oder mit den Gurten (2) verbindende Rippen (4) aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gussquerlenker (1) hergestellt wird, dessen Bereiche (8, 9) höherer Festigkeit und Bruchdehnung eine erhöhte Konzentration von Stegen (3), Rippen (4) und/oder Häuten (7) aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gussquerlenker (1) hergestellt wird, dessen Gurte (2), Stege (3) und/oder Rippen (4) einen Querschnitt aufweisen, der auf die Grundgeometrie eines Kreises oder Polygons zurückgeführt ist, wobei sich an diesen Querschnitt in die besagten Zwischenräume (6) sich hinein erstreckende Häute () anschließen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gussquerlenker (1) hergestellt wird, der aus einem Leichtmetallguss, insbesondere Aluminiumguss, oder aus einem Gusseisen mit Kugelgraphit oder mit Vermiculargraphit besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Kokillen-Gießmaschine eine Niederdruck-Gießmaschine, insbesondere Gegendruck-Kokillen-Gießmaschine, oder jedwede andere geeignete Kokillen-Gießmaschine verwendet wird.