DE102010041791A1

DE102010041791A1 - Fahrzeugbauteil

Info

Publication number: DE102010041791A1
Application number: DE102010041791A
Authority: DE
Inventors: Frank Nachbar; Volker Grube; Cord Groneweg
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2012-04-05
Anticipated expiration: 2030-10-01
Also published as: KR101067602B1; DE102010041791B4

Abstract

Fahrzeugbauteil mit einer einen Anschlussbereich (7) aufweisenden Gelenkaufnahme (3), in dem eine Ausnehmung (8) vorgesehen ist, und einem langgestreckten, mit einem axialen Endbereich (9) in die Ausnehmung (8) des Anschlussbereichs (7) eingreifenden und sich in Richtung seiner Längsachse (6) von diesem weg erstreckenden Verbindungselement (2), welches über seine gesamte Länge einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt aufweist und gegenüber einer Verschiebung in Richtung seiner Längsachse (6) formschlüssig in dem Anschlussbereich (7) gesichert ist, wobei das Verbindungselement (2) ferner gegenüber einer Verdrehung um seine Längsachse (6) formschlüssig in dem Anschlussbereich (7) gesichert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugbauteil mit einer einen Anschlussbereich aufweisenden Gelenkaufnahme, in dem eine Ausnehmung vorgesehen ist, und einem langgestreckten, mit einem axialen Endbereich in die Ausnehmung des Anschlussbereichs eingreifenden und sich in Richtung seiner Längsachse von diesem weg erstreckenden Verbindungselement, welches über seine gesamte Länge einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt aufweist und gegenüber einer Verschiebung in Richtung seiner Längsachse formschlüssig in dem Anschlussbereich gesichert ist.
Ein derartiges Fahrzeugbauteil ist z. B. aus der DE 100 63 928 A1 bekannt. Vorteilhaft bei diesem Fahrzeugbauteil ist, dass das Verbindungselement aus Stangenware oder aus einem z. B. zu einem Coil aufgewickelten Endlosprofil oder dergleichen durch Ablängen hergestellt werden kann, was äußerst kostengünstig realisierbar ist, da es so gut wie keinen Verschnitt gibt. Dies ist möglich, da das Verbindungselement über seine gesamte Länge einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt aufweist. Zusätzlich ist vorteilhaft, dass zur Vorbereitung der später auszubildenden formschlüssigen Verbindung zwischen dem Verbindungselement und dem Anschlussbereich das Verbindungselement bereits während des Ablängens mit einer geeigneten Eingriffskontur versehen werden kann, z. B. durch Einprägen einer Vertiefung in das Verbindungselement. Dies ist möglich, da das Verbindungselement in die Ausnehmung des Anschlussbereichs eingreift. Nachteilig ist allerdings, dass sich das Verbindungselement bei größeren Drehmomenten relativ zu der Gelenkaufnahme um seine Längsachse verdrehen kann.
Die DE 200 10 341 U1 offenbart eine Gelenkstange für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Gelenkabschnitt und einem Stangenabschnitt, wobei der Gelenkabschnitt und der Stangenabschnitt im Bereich einer Verbindungsfläche formschlüssig miteinander verbunden sind und aus verschiedenen Materialien bestehen. Der Gelenkabschnitt umfasst einen Stutzen, der mit radial umlaufenen Vertiefungen versehen ist. Ferner ist der Stangenabschnitt als Rohr ausgebildet, welches auf den Stutzen aufgesteckt und anschließend so verformt wird, dass es in die umlaufenden Vertiefungen des Stutzens eingreift.
Auch hier ist vorteilhaft, dass das Rohr aus Stangenware oder dergleichen durch Ablängen hergestellt werden kann. Allerdings kann sich das Rohr bei größeren Drehmomenten relativ zu dem Gelenkabschnitt um seine Längsachse verdrehen. Ferner kann die später auszubildende formschlüssige Verbindung zwischen dem Verbindungselement und dem Anschlussbereich nicht während des Ablängens an dem Verbindungselement vorbereitet werden. Dies stellt einen nicht unerheblichen Kostennachteil dar, weshalb sich die Erfindung auf ein Fahrzeugbauteil bezieht, bei dem das Verbindungselement in eine Ausnehmung des Anschlussbereichs eingreift.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeugbauteil der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine Verdrehung des Verbindungselements relativ zu der Gelenkaufnahme ausgeschlossen oder zumindest erschwert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Fahrzeugbauteil nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gegeben.
Das erfindungsgemäße Fahrzeugbauteil umfasst eine einen Anschlussbereich aufweisende Gelenkaufnahme, in dem eine Ausnehmung vorgesehen ist, und ein langgestrecktes, mit einem axialen Endbereich in die Ausnehmung des Anschlussbereichs eingreifendes und sich in Richtung seiner Längsachse von diesem weg erstreckendes Verbindungselement, welches über seine gesamte Länge einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt aufweist und gegenüber einer Verschiebung in Richtung seiner Längsachse formschlüssig in dem Anschlussbereich gesichert ist, wobei das Verbindungselement ferner gegenüber einer Verdrehung um seine Längsachse formschlüssig in dem Anschlussbereich gesichert ist.
Erfindungsgemäß ist das Verbindungselement somit sowohl über eine formschlüssige Axialsicherung als auch über eine formschlüssige Verdrehsicherung in dem Anschlussbereich gesichert, sodass eine Verdrehung des Verbindungselements um seine Längsachse relativ zu der Gelenkaufnahme auch bei relativ großen Drehmomenten verhindert werden kann. Die formschlüssige Verdrehsicherung bietet deutlich mehr Sicherheit als eine rein stoffschlüssige und/oder reibschlüssige Verdrehsicherung.
Das Verbindungselement ist vorzugsweise gerade oder im Wesentlichen gerade ausgebildet. Bevorzugt ist das Verbindungselement über seine gesamte Länge gerade oder im Wesentlichen gerade ausgebildet. Die Längsachse bildet bevorzugt eine Längsmittelachse des Verbindungselements. Die Ausnehmung im Anschlussbereich ist vorzugsweise als Sackloch ausgebildet.
Das Verbindungselement kann aus einem offenen oder geschlossenen Hohlprofil bestehen. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung besteht das Verbindungselement aus einem Blechprofil, welches z. B. das Hohlprofil bildet. Das Verbindungselement kann aber auch durch ein Rohr gebildet sein. Ferner kann das Verbindungselement aus einem Vollprofil bestehen. Bevorzugt besteht das Verbindungselement aus Vollmaterial. Dies hat den Vorteil, dass das Verbindungselement aus Draht hergestellt werden kann, der z. B. zu einem Coil aufgewickelt ist. Somit können Fertigungskosten eingespart werden.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird das Verbindungselement aus einem Flachprofil hergestellt, welches vorzugsweise aus Blech besteht. Insbesondere wird von dem Flachprofil ein Stück abgelängt, aus welchem das Verbindungselement gefertigt wird. Vorzugsweise wird das abgelängte oder abzulängende Stück einem Faltvorgang unterzogen, wodurch dieses z. B. zu einem Hohlprofil, insbesondere zu einem offenen Hohlprofil, wie z. B. zu einem U-Profil, umgeformt wird. Das Verbindungselement kann somit durch einfaches Ablängen des Flachprofils und einen Faltvorgang hergestellt werden. Das Flachprofil ist bevorzugt ein Endlosprofil. Vorteilhaft ist das Flachprofil zu einem Coil aufgewickelt. Insbesondere wird das aufgewickelte Flachprofil zum Ablängen des Stücks teilweise von dem Coil abgewickelt.
Das Verbindungselement kann einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweisen. Insbesondere kann das Verbindungselement eine eckige Umfangskontur aufweisen. Beispielsweise ist das Verbindungselement als U-Profil, als L-Profil, als T-Profil oder als Doppel-T-Profil ausgebildet. Dies bietet den Vorteil, dass die formschlüssige Verdrehsicherung auf Seiten des Verbindungselements bereits durch dessen Geometrie vorgegeben ist. Das Verbindungselement ist somit nur noch bezüglich der Axialsicherung vorzubereiten. Bevorzugt weist das Verbindungselement aber einen kreisförmigen oder im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt auf. Insbesondere ist das Verbindungselement als Stange ausgebildet. Somit ist es möglich, das Verbindungselement aus Draht zu fertigen, der z. B. zu einem Coil aufgewickelt ist. Hierdurch können, wie oben bereits angesprochen, Fertigungskosten reduziert werden.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind im axialen Endbereich des Verbindungselements eine oder mehrere Eingriffskonturen vorgesehen, die vorzugsweise mit einer oder mehreren an dem Anschlussbereich vorgesehenen Gegeneingriffskonturen formschlüssig ineinander greifen. Durch die eine oder die mehreren Eingriffskonturen und/oder die eine oder die mehreren Gegeneingriffskonturen erfolgt eine formschlüssige Sicherung des Verbindungselements an dem Anschlussbereich. Diese formschlüssige Sicherung umfasst insbesondere die Axialsicherung und/oder die Verdrehsicherung. Die eine oder die mehreren Eingriffskonturen sind insbesondere an der Oberfläche des Verbindungselements vorgesehen.
Beispielsweise kann die oder eine der Eingriffskonturen ein aufgespreiztes oder aufgestauchtes Ende des Verbindungselements umfassen. Ferner kann die oder eine der Eingriffskonturen z. B. ein quer zur Längsachse umgeformtes Ende des Verbindungselements umfassen, z. B. in Form einer Kröpfung. Bei dem genannten Ende handelt es sich insbesondere um das an dem axialen Endbereich vorgesehene Ende des Verbindungselements. Es ist aber auch möglich, dass die eine oder die mehreren Eingriffskonturen ein oder mehrere Löcher oder Ausnehmungen umfassen oder bilden. Ferner kann der axiale Endbereich des Verbindungselements in Richtung der Längsachse einen gekrümmten, insbesondere einen mehr- oder dreidimensional gekrümmten Verlauf aufweisen. Ein derartiger Verlauf kann z. B. durch Prägen oder Biegen, beispielsweise mit einer CNC-Biegemaschine, hergestellt werden. In diesem Fall sind die eine oder die mehreren Eingriffskonturen insbesondere durch den gekrümmten Verlauf gebildet.
Bevorzugt bilden die Eingriffskonturen jeweils einen verbindungselementseitigen Rücksprung oder Vorsprung. Ferner bilden die Gegeneingriffskonturen bevorzugt jeweils einen anschlussbereichsseitigen Vorsprung oder Rücksprung. Bevorzugt folgt jede der Gegeneingriffskonturen in ihrem Verlauf dem Verlauf der mit ihr im Eingriff stehenden Eingriffskontur. Der oder jeder der verbindungselementseitigen Rücksprünge kann z. B. durch eine Vertiefung, durch eine Rille oder durch eine Nut gebildet sein. Ferner kann der oder jeder der anschlussbereichsseitigen Rücksprünge z. B. durch eine Vertiefung, durch eine Rille oder durch eine Nut gebildet sein.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung verlaufen eine oder mehrere der Eingriffskonturen quer zur Längsachse. Vorzugsweise verläuft auch jede der mit diesen Eingriffskonturen im Eingriff stehenden Gegeneingriffskonturen quer zur Längsachse. Insbesondere verlaufen eine oder mehrere der Eingriffskonturen ganz oder teilweise um die Längsachse um. Vorzugsweise verläuft auch jede der mit diesen Eingriffskonturen im Eingriff stehenden Gegeneingriffskonturen ganz oder teilweise um die Längsachse um. Durch die quer verlaufenden und/oder ganz oder teilweise um die Längsachse umlaufenden Eingriffskonturen sowie die mit diesen im Eingriff stehenden Gegeneingriffskonturen ist eine Axialsicherung des Verbindungselements an der Gelenkaufnahme möglich.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung verlaufen eine oder mehrere der Eingriffskonturen in Richtung der Längsachse. Vorzugsweise verläuft auch jede der mit diesen Eingriffskonturen im Eingriff stehenden Gegeneingriffskonturen in Richtung der Längsachse. Hierdurch ist eine Verdrehsicherung des Verbindungselements an der Gelenkaufnahme realisierbar.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung verlaufen eine oder mehrere der Eingriffskonturen schräg zur Längsachse des Verbindungselements. Dabei können mehrere der schräg verlaufenden Eingriffskonturen auch schräg zueinander verlaufen.
Die oder mehrere der Eingriffskonturen können z. B. eine Rändelung bilden. Die in diese Eingriffskonturen eingreifenden Gegeneingriffskonturen bilden in diesem Fall vorzugsweise ebenfalls eine Rändelung. Durch eine Rändelung ist z. B. eine Verdrehsicherung oder eine Axial- und Verdrehsicherung realisierbar.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die formschlüssige Sicherung des Verbindungselements gegenüber einer Verschiebung in Richtung seiner Längsachse in einem ersten Verbindungsbereich, und die formschlüssige Sicherung des Verbindungselements gegenüber einer Verdrehung um seine Längsachse erfolgt in einem zweiten Verbindungsbereich. Die Verbindungsbereiche sind vorzugsweise an unterschiedlichen Orten vorgesehen. Insbesondere sind die Verbindungsbereiche in Richtung der Längsachse hintereinander angeordnet sind. Durch die örtliche Trennung von Axialsicherung und Verdrehsicherung können diese Sicherungen unabhängig voneinander ausgebildet und somit optimal an ihre jeweilige Aufgabe angepasst werden. Alternativ ist es möglich, die formschlüssige Sicherung des Verbindungselements gegenüber einer Verschiebung in Richtung seiner Längsachse sowie die formschlüssige Sicherung des Verbindungselements gegenüber einer Verdrehung um seine Längsachse in ein und demselben Verbindungsbereich vorzusehen, wie das z. B. bei der genannten Rändelung möglich ist.
Grundsätzlich können sowohl für das Verbindungselement als auch für die Gelenkaufnahme alle Materialien eingesetzt werden, die für das Ausbilden der formschlüssigen Axial- und Verdrehsicherung geeignet sind. Ferner können das Verbindungselement und/oder die Gelenkaufnahme mit einem Korrosionsschutz versehen sein. Der Korrosionsschutz kann dabei vor oder auch erst nach dem Ausbilden der formschlüssigen Verbindung zwischen dem Verbindungselement und der Gelenkaufnahme auf das Verbindungselement und/oder auf die Gelenkaufnahme aufgebracht werden.
Die Gelenkaufnahme und das Verbindungselement können aus demselben Material bestehen. Bevorzugt bestehen die Gelenkaufnahme und das Verbindungselement aber aus unterschiedlichen Materialien. Hierdurch kann berücksichtigt werden, dass die Gelenkaufnahme und die Verbindungselement unterschiedliche Funktionen erfüllen und somit auch unterschiedliche Ansprüche an das jeweilige Material stellen. Durch die Verwendung von unterschiedlichen Materialien können die Gelenkaufnahme und das Verbindungselement jeweils optimal ausgelegt werden. Das Verbindungselement besteht z. B. aus Kunststoff, der insbesondere mit Glasfasern und/oder Kohlefasern verstärkt ist. Dabei kann das Verbindungselement aus Organoblech oder endlosfaserverstärkten Stäben oder Profilen gebildet sein. Bevorzugt besteht das Verbindungselement aber aus Metall, insbesondere aus Stahl, Edelstahl, Aluminium, Magnesium oder Titan. Ein metallischer Werkstoff für das Verbindungselement bietet insbesondere den bereits oben angesprochenen Vorteil, dass das Verbindungselement aus Draht ausgebildet werden kann, der z. B. zu einem Coil aufgewickelt ist.
Das Verbindungselement wird z. B. durch Ablängen eines Grundkörpers hergestellt. Vorzugsweise weist der Grundkörper bereits den oder im Wesentlichen den Querschnitt des Verbindungselements auf. Alternativ kann das abgelängte oder abzulängende Stück des Grundkörpers einem Umformungsprozess, vorzugsweise einem Faltvorgang unterzogen werden, wodurch insbesondere der Querschnitt des Verbindungselements gebildet oder im Wesentlichen gebildet wird. Der Grundkörper bildet beispielsweise ein Endlosprofil. Vorteilhaft bildet der Grundkörper eine Stange, ein Flachprofil und/oder einen Draht. Vorzugsweise ist der Grundkörper zu einem Coil aufgewickelt. Insbesondere werden beim Ablängen des Grundkörpers auch die eine oder die mehreren Eingriffskonturen an dem Verbindungselement vorgesehen. Vorzugsweise werden gleichzeitig mit dem Ablängen des Grundkörpers die eine oder die mehreren Eingriffskonturen an dem Verbindungselement vorgesehen. Vorteilhaft werden die eine oder die mehreren Eingriffskonturen an dem Verbindungselement vorgesehen, bevor der Grundkörper dem oben genannten Umformprozess oder Faltvorgang unterzogen wird. Die Eingriffskontur oder die Eingriffskonturen werden z. B. durch Prägen, insbesondere durch Einprägen des oder der Rücksprünge, durch Biegen und/oder durch Lochung oder Ausnehmung etc. gebildet.
Die Gelenkaufnahme besteht z. B. aus Metall. Insbesondere kann die Gelenkaufnahme im Anschlussbereich durch eine Warm- und/oder Kaltumformung, wie z. B. durch eine Einschlagverbindung oder durch Magnetumformung, formschlüssig mit dem Verbindungselement verbunden werden. Bevorzugt besteht die Lageraufnahme aber aus Kunststoff, sodass sie mit einer relativ geringen Masse ausgebildet werden kann. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Gelenkaufnahme durch Umgießen oder Umspritzen des axialen Endbereichs des Verbindungselements hergestellt. Insbesondere ist die Gelenkaufnahme durch Umspritzen des axialen Endbereichs des Verbindungselements mit Kunststoff hergestellt.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist in der Gelenkaufnahme ein Gelenkinnenteil bewegbar gelagert. Bevorzugt erstreckt sich das Gelenkinnenteil aus der Gelenkaufnahme heraus. Insbesondere weist das Gelenkinnenteil eine Gelenkkugel auf, mittels welcher das Gelenkinnenteil drehbar und/oder schwenkbar in der Gelenkaufnahme gelagert ist. Bevorzugt bildet das Gelenkinnenteil einen die Gelenkkugel aufweisenden Kugelzapfen oder eine die Gelenkkugel aufweisende Kugelhülse. Das Gelenkinnenteil und die Gelenkaufnahme bilden somit bevorzugt ein Kugelgelenk oder ein Kugelhülsengelenk. Das Gelenkinnenteil, insbesondere die Gelenkkugel, kann unter Zwischenschaltung einer Lagerschale bewegbar in der Gelenkaufnahme gelagert sein, wobei die Lagerschale vorzugsweise aus Kunststoff besteht. Bevorzugt sitzt das Gelenkinnenteil, insbesondere die Gelenkkugel, gleitbeweglich in der Lagerschale.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ein anderer axialer Endbereich des Verbindungselements mit einer anderen Gelenkaufnahme verbunden, in der vorzugsweise ein anderes Gelenkinnenteil bewegbar gelagert ist. Die Gelenkaufnahmen sind insbesondere gleichartig mit dem Verbindungselement verbunden. Vorzugsweise sind auch die Gelenkinnenteile gleichartig aufgebaut und gleichartig in der jeweiligen Gelenkaufnahme gelagert. Vorzugsweise ist zumindest eines der Gelenkinnenteile mit einem Fahrwerkbauteil eines Kraftfahrzeugs verbunden. Das Fahrwerkbauteil ist z. B. ein Wankstabilisator. Ferner ist ein anderes der Gelenkinnenteile vorzugsweise mit einem Radaufhängungsbauteil des Kraftfahrzeugs verbunden. Das Radaufhängungsbauteil kann z. B. ein Radträger oder ein Radlenker, wie z. B. ein Querlenker sein. Insbesondere bildet das erfindungsgemäße Fahrzeugbauteil eine Pendelstütze.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung erfüllt das Verbindungselement mit seiner durch Profilierung gestalteten Geometrie des Endbereichs (z. B. durch radial umlaufende Rillen zur axialen Kraftübertragung und durch axial umlaufende Nuten oder Rändel zur Momentenübertragung) die gewünschte Anforderung hinsichtlich Formschluss zur Kraft- und Momentenübertragung. Als Ausgangsmaterial für das Verbindungselement dient z. B. Draht vom Coil oder Stangenware, die abgelängt und mit einem Profil im Endbereich versehen wird. Das Ausgangsmaterial für das Verbindungselement kann dabei aus Metall und/oder Kunststoff bestehen und gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung mit einem Korrosionsschutz versehen sein. Als Metall kann z. B. Stahl, Edelstahl, Aluminium, Magnesium, Titan etc. eingesetzt werden. Als Kunststoff wird vorzugsweise ein faserverstärkter Kunststoff eingesetzt, wie z. B. ein glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) oder ein kohlefaserverstärkter Kunststoff (CFK). Die Gelenkaufnahme oder die Gelenkaufnahmen werden z. B. durch Gießen, durch Spritzgießen oder durch Warm- und/oder Kaltumformung (wie z. B. durch eine Einschlagverbindung oder durch Magnetumformung) mit dem Verbindungselement verbunden. Als Werkstoff für die Gelenkaufnahme können alle Materialien, die für die oben genannten Prozesse geeignet sind, eingesetzt werden. Je nach Ausführungsart kann ein Korrosionsschutz auch erst nach Anwendung der Verbindungstechnik erfolgen.
Das erfindungsgemäße Fahrzeugbauteil weist insbesondere folgende Vorteile auf:

– Leistungsfähig und kostengünstige Verbindung.
– Flexibel hinsichtlich Gelenkstellung und Bauteillänge.
– Geringe Werkzeugkosten.
– Geringe Investitionskosten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines Fahrzeugbauteils gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
2 einen teilweisen Längsschnitt des Fahrzeugbauteils nach 1 im Bereich einer Gelenkaufnahme,
3 eine Draufsicht auf ein Verbindungselement gemäß der ersten Ausführungsform,
4 eine teilweise Darstellung des Verbindungselements nach 3,
5 eine Schnittansicht durch das Verbindungselement gemäß der ersten Ausführungsform entlang der aus 4 ersichtlichen Schnittlinie B-B,
6 einen teilweisen Längsschnitt des Fahrzeugbauteils gemäß der ersten Ausführungsform entlang der aus 1 ersichtlichen Schnittline A-A, wobei in die Gelenkaufnahme ein Kugelzapfen eingesetzt ist,
7 eine teilweise Seitenansicht des Fahrzeugbauteils nach 1, wobei in die Gelenkaufnahme der Kugelzapfen eingesetzt ist,
8 eine teilweise im Schnitt dargestellte Teilansicht eines Fahrzeugbauteils gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
9 eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht der Gelenkaufnahme des Fahrzeugbauteils nach 8,
10 eine teilweise Draufsicht auf ein Verbindungselement gemäß einer ersten Modifikation,
11 eine teilweise Draufsicht auf ein Verbindungselement gemäß einer zweiten Modifikation,
12 eine teilweise Draufsicht auf ein Verbindungselement gemäß einer dritten Modifikation,
13 einen Querschnitt durch das Verbindungselement gemäß der dritten Modifikation entlang der aus 12 ersichtlichen Schnittlinie C-C,
14 eine teilweise Seitenansicht eines Verbindungselements gemäß einer vierten Modifikation,
15 einen Querschnitt durch das Verbindungselement gemäß der vierten Modifikation entlang der aus 14 ersichtlichen Schnittlinie D-D,
16 eine teilweise Seitenansicht eines Verbindungselements gemäß einer fünften Modifikation,
17 eine teilweise Seitenansicht eines Verbindungselements gemäß einer sechsten Modifikation und
18 eine schematische Teilansicht eines Verbindungselements gemäß einer siebten Modifikation.
Aus 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugbauteils 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ersichtlich, wobei ein als Stange ausgebildetes, gerades Verbindungselement 2 an seinen axialen Enden jeweils mit einer Gelenkaufnahme 3 bzw. 4 fest verbunden ist. Die in einer axialen Richtung 5 verlaufende Längsachse 6 des Verbindungselements 2 bildet dabei gleichzeitig dessen Längsmittelachse. Eine Schnittansicht der Gelenkaufnahme 3 entlang der Längsachse 6 ist aus 2 ersichtlich.
2 zeigt einen teilweisen Längsschnitt des Fahrzeugbauteils 1 im Bereich der Gelenkaufnahme 3, die einen Anschlussbereich 7 mit einer als Sackloch ausgebildeten Ausnehmung 8 umfasst, in der das Verbindungselement 2 mit einem axialen Endbereich 9 sitzt. In einem ersten Verbindungsbereich 10 sind in die Oberfläche des Verbindungselements 2 um die Längsachse 6 umlaufende Rücksprünge 11 eingebracht, in welche der Anschlussbereich 7 mit Vorsprüngen 25 eingreift. Im ersten Verbindungsbereich 10 ist somit das Verbindungselement 2 gegenüber einer Bewegung in Richtung der Längsachse 6 relativ zu der Gelenkaufnahme 3 formschlüssig gesichert. Die umlaufenden Rücksprünge 11 sind in axialer Richtung 5 hintereinander angeordnet, wobei zwei benachbarte der Rücksprünge 11 jeweils einen unterschiedlichen Durchmesser sowie eine unterschiedliche Erstreckung in axialer Richtung 5 aufweisen. In einen zweiten Verbindungsbereich 12 sind in die Oberfläche des Verbindungselements 2 in axialer Richtung 5 verlaufende Rücksprünge 13 eingebracht, die im Abstand zueinander rings der Längsachse 6 angeordnet sind. Der Anschlussbereich 7 greift mit Vorsprüngen in die Rücksprünge 13 ein, sodass im zweiten Verbindungsbereich 12 das Verbindungselement 2 gegenüber einer Verdrehung um die Längsachse 6 relativ zu der Gelenkaufnahme 3 formschlüssig gesichert ist. Die Verbindungsbereiche 10 und 12 sind in axialer Richtung 5 hintereinander angeordnet.
Die Gelenkaufnahme 3 besteht aus Kunststoff und ist im Spritzgussverfahren hergestellt, sodass der Endbereich 9 des aus Metall bestehenden Verbindungselements 2 von dem Kunststoffmaterial der Gelenkaufnahme 3 umspritzt ist. Während des Spritzvorgangs tritt das Kunststoffmaterial in die Rücksprünge 11 und 13 ein, sodass nach dem Aushärten des Kunststoffmaterials die formschlüssige Axialsicherung und die formschlüssige Verdrehsicherung des Verbindungselements 2 an der Gelenkaufnahme 3 ausgebildet sind. Die Gelenkaufnahme 4 ist gleichartig zu der Gelenkaufnahme 3 ausgebildet und gleichartig mit dem Verbindungselement 2 verbunden.
Aus der eine Draufsicht auf das Verbindungselement 2 zeigenden 3 ist ersichtlich, dass der andere axiale Endbereich 14 des Verbindungselements 2 gleichartig zum Endbereich 9 ausgebildet ist. Eine teilweise Draufsicht auf das Verbindungselement 2 ist in 4 dargestellt, wobei 5 eine Schnittansicht des Verbindungselements 2 entlang der aus 4 ersichtlichen Schnittlinie B-B zeigt. Wie aus 5 ersichtlich, besteht das Verbindungselement 2 aus Vollmaterial.
6 zeigt eine Schnittansicht durch die Gelenkaufnahme 3 entlang der aus 1 ersichtlichen Schnittlinie A-A, wobei die Schnittansicht gemäß 6 gegenüber der Schnittansicht gemäß 2 um 90° um die Längsachse 6 gedreht ist. Ferner ist gemäß 6 in einer in der Gelenkaufnahme 3 vorgesehenen und einseitig durch einen Boden 15 begrenzten Gelenkausnehmung 16 ein Kugelzapfen 17 mit seiner Gelenkkugel 18 drehbar und schwenkbar gelagert. Die Gelenkkugel 18 sitzt dazu gleitbeweglich in einer in der Ausnehmung 16 angeordneten Lagerschale 19, die gemäß einer Abwandlung der ersten Ausführungsform aber auch entfallen kann. Ferner ist in der Gelenkaufnahme 3 eine Zapfenöffnung 20 vorgesehen, durch welche sich der Kugelzapfen 17 hindurch aus der Gelenkaufnahme 3 heraus erstreckt.
Eine Seitenansicht der Gelenkaufnahme 3 mit eingesetztem Kugelzapfen 17 ist aus 7 ersichtlich. Der Kugelzapfen 17 ist an einem lediglich schematisch dargestellten Fahrwerkbauteil 26 eines Kraftfahrzeugs befestigt, wobei das Fahrwerkbauteil z. B. einen Wankstabilisator bildet. In die Gelenkaufnahme 4 kann ebenfalls ein Kugelzapfen eingesetzt und auf die gleiche Weise wie bei der Gelenkaufnahme 3 gelagert sein. Vorzugsweise ist der in die Gelenkaufnahme 4 eingesetzte Kugelzapfen an einem anderen Fahrwerkbauteil des Kraftfahrzeugs befestigt, wobei das andere Fahrwerkbauteil z. B. durch einen Radträger oder Querlenker gebildet ist. Das Fahrzeugbauteil 1 bildet bevorzugt eine Pendelstütze.
Aus 8 ist eine teilweise im Schnitt dargestellte Teilansicht eines Fahrzeugbauteils 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ersichtlich, wobei zu der ersten Ausführungsform ähnliche oder identische Merkmale mit denselben Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform bezeichnet sind. Ferner zeigt 9 eine teilweise Schnittdarstellung der Gelenkaufnahme 3 aus 8. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform besteht die Gelenkaufnahme 3 aus Metall, sodass der Anschlussbereich 7 durch Materialumformung in die Rücksprünge 11 und 13 des Verbindungselements 2 eingeformt ist. Dieses Einformen kann z. B. durch Magnetumformung erfolgen. Alternativ sind das Verbindungselement und der Anschlussbereich 7 über eine Einschlagverbindung miteinander verbunden. Aus den 8 und 9 ist ersichtlich, dass die in der Gelenkaufnahme 3 vorgesehene Zapfenöffnung 20, durch welche sich der Kugelzapfen 17 hindurch aus der Gelenkaufnahme 3 heraus erstreckt, mittels eines Dichtungsbalgs 21 abgedichtet ist. Ein derartiger Dichtungsbalg kann auch zur Abdichtung der Zapfenöffnung 20 gemäß der ersten Ausführungsform vorgesehen sein. Ferner ist im Gegensatz zur ersten Ausführungsform die Gelenkausnehmung 16 als sich durch die Gelenkaufnahme 3 hindurch erstreckende Ausnehmung ausgebildet, die auf ihrer der Zapfenöffnung 20 gegenüberliegenden Seite mittels eines Verschlussdeckels 22 verschlossen ist, der formschlüssig an der Gelenkaufnahme 3 festgelegt ist. Zur weiteren Beschreibung der zweiten Ausführungsform wird auf die Beschreibung der ersten Ausführungsform verwiesen.
Aus 10 ist eine teilweise Draufsicht auf ein Verbindungselement 2 gemäß einer ersten Modifikation ersichtlich, wobei im Vergleich zu dem Verbindungselement 2 gemäß der ersten Ausführungsform die Verbindungsbereiche 10 und 12 bezüglich ihrer Anordnung in Richtung der Längsachse 6 vertauscht sind.
Aus 11 ist eine teilweise Draufsicht auf ein Verbindungselement 2 gemäß einer zweiten Modifikation ersichtlich, wobei im Vergleich zur ersten Modifikation die umlaufenden Rücksprünge 11 den gleichen Durchmesser und die gleiche Erstreckung in axialer Richtung 5 aufweisen. Ferner bilden die axialen Rücksprünge 13 gemäß der zweiten Modifikation eine Rändelung.
Aus 12 ist eine teilweise Draufsicht auf ein Verbindungselement 2 gemäß einer dritten Modifikation ersichtlich, wobei anstelle der Rücksprünge 11 und 13 zwei Vorsprünge 23 an der Oberfläche des Verbindungselements 2 vorgesehen sind. 13 zeigt einen Schnitt durch das Verbindungselement 2 gemäß der dritten Modifikation entlang der aus 12 ersichtlichen Schnittlinie C-C. Gemäß der dritten Modifikation bilden die Vorsprünge 23 sowohl eine Axialsicherung als auch eine Verdrehsicherung, sodass die Axialsicherung und die Verdrehsicherung in ein und demselben Verbindungsbereich vorgesehen sind. Zwei in axialer Richtung hintereinander liegende Verbindungsbereiche sind somit nicht erforderlich. Die Vorsprünge 23 können sowohl hinsichtlich ihrer Form als auch hinsichtlich ihrer Anzahl variieren.
Aus 14 ist eine teilweise Seitenansicht eines Verbindungselements 2 gemäß einer vierten Modifikation ersichtlich, wobei 15 einen Schnitt durch dieses Verbindungselement 2 entlang der aus 14 ersichtlichen Schnittlinie D-D zeigt. Das Verbindungselement 2 gemäß der vierten Modifikation bildet ein U-Profil, sodass beim Umspritzen des axialen Endbereichs 9 des Verbindungselements 2 zum Ausbilden der Gelenkaufnahme 3 automatisch eine Verdrehsicherung ausgebildet wird. Zur axialen Sicherung des Verbindungselements 2 an der Gelenkaufnahme 3 sind in der Oberfläche des Verbindungselements 2 quer zur Längsachse 6 verlaufende Rücksprünge 24 eingebracht, in welche das Material der Gelenkaufnahme 3 beim Umspritzen des Verbindungselements 2 einfließt.
Aus 16 ist eine teilweise Seitenansicht eines Verbindungselements 2 gemäß einer fünften Modifikation ersichtlich, die eine Abwandlung der vierten Modifikation bildet. Das Verbindungselement 2 gemäß der fünften Modifikation bildet ein U-Profil, sodass 15 auch einen Schnitt durch das Verbindungselement 2 entlang der aus 16 ersichtlichen Schnittlinie D-D zeigt. Zur axialen Sicherung des Verbindungselements 2 an der Gelenkaufnahme 3 sind in die Oberfläche des Verbindungselements 2 Löcher 27 eingebracht, in welche das Material der Gelenkaufnahme 3 beim Umspritzen des Verbindungselements 2 einfließt.
Das Verbindungselement 2 gemäß der fünften Modifikation wird derart hergestellt, dass zunächst ein Stück von einem Flachprofil abgelängt und mit den Löchern 27 versehen wird. Die Lochung erfolgt vorzugsweise beim Ablängen. Danach wird das abgelängte und gelochte Stück einem Faltvorgang unterzogen und zu dem U-Profil geformt, welches das Verbindungselement 2 bildet.
Aus den 17 und 18 ist jeweils eine Teilansicht eines Verbindungselements 2 gemäß einer sechsten bzw. siebten Modifikation ersichtlich. Die Endbereiche 9 sind durch Prägen oder Biegen mit einem zwei- oder dreidimensional gebogenen Verlauf versehen, der eine gute Sicherung gegen Herausziehen und Verdrehen bildet.
Das Verbindungselement 2 gemäß der ersten Ausführungsform kann durch ein Verbindungselement gemäß der ersten bis siebten Modifikation ersetzt werden. Entsprechendes gilt für die zweite Ausführungsform.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugbauteil
2: Verbindungselement
3: Gelenkaufnahme
4: Gelenkaufnahme
5: axiale Richtung
6: Längsachse
7: Anschlussbereich
8: Ausnehmung im Anschlussbereich
9: axialer Endbereich des Verbindungselements
10: erster Verbindungsbereich
11: umlaufender Rücksprung des Verbindungselements
12: zweiter Verbindungsbereich
13: axialer Rücksprung des Verbindungselements
14: axialer Endbereich des Verbindungselements
15: Boden der Gelenkausnehmung
16: Gelenkausnehmung
17: Kugelzapfen
18: Gelenkkugel des Kugelzapfens
19: Lagerschale
20: Zapfenöffnung in Gelenkaufnahme
21: Dichtungsbalg
22: Verschlussdeckel
23: Vorsprung des Verbindungselements
24: Rücksprung des Verbindungselements
25: Vorsprung der Gelenkaufnahme im Anschlussbereich
26: Fahrwerkbauteil
27: Loch in Verbindungselement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10063928 A1 [0002]
DE 20010341 U1 [0003]

Claims

Fahrzeugbauteil mit einer einen Anschlussbereich (7) aufweisenden Gelenkaufnahme (3), in dem eine Ausnehmung (8) vorgesehen ist, einem langgestreckten, mit einem axialen Endbereich (9) in die Ausnehmung (8) des Anschlussbereichs (7) eingreifenden und sich in Richtung seiner Längsachse (6) von diesem weg erstreckenden Verbindungselement (2), welches über seine gesamte Länge einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt aufweist und gegenüber einer Verschiebung in Richtung seiner Längsachse (6) formschlüssig in dem Anschlussbereich (7) gesichert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (2) gegenüber einer Verdrehung um seine Längsachse (6) formschlüssig in dem Anschlussbereich (7) gesichert ist.
Fahrzeugbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (2) aus Vollmaterial besteht.
Fahrzeugbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (2) einen kreisförmigen oder im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Fahrzeugbauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (2) als Stange ausgebildet ist.
Fahrzeugbauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im axialen Endbereich (9) an der Oberfläche des Verbindungselements (2) eine oder mehrere Eingriffskonturen vorgesehen sind, die mit einer oder mehreren an dem Anschlussbereich (7) vorgesehenen Gegeneingriffskonturen formschlüssig ineinander greifen.
Fahrzeugbauteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffskonturen jeweils einen verbindungselementseitigen Rücksprung (11, 13) oder Vorsprung (22) bilden und die Gegeneingriffskonturen jeweils einen anschlussbereichsseitigen Vorsprung (25) oder Rücksprung bilden.
Fahrzeugbauteil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Eingriffskonturen quer zur Längsachse (6) verlaufen.
Fahrzeugbauteil nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Eingriffskonturen ganz oder teilweise um die Längsachse (6) umlaufen.
Fahrzeugbauteil nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Eingriffskonturen in Richtung der Längsachse (6) verlaufen.
Fahrzeugbauteil nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Gegeneingriffskonturen in ihrem Verlauf dem Verlauf der mit ihr im Eingriff stehenden Eingriffskontur folgt.
Fahrzeugbauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Sicherung des Verbindungselements (2) gegenüber einer Verschiebung in Richtung seiner Längsachse (6) in einem ersten Verbindungsbereich (10) erfolgt, die formschlüssige Sicherung des Verbindungselements (2) gegenüber einer Verdrehung um seine Längsachse (6) in einem zweiten Verbindungsbereich (12) erfolgt, die Verbindungsbereiche (10, 12) in Richtung der Längsachse (6) hintereinander angeordnet sind.
Fahrzeugbauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkaufnahme (3) und das Verbindungselement (2) aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
Fahrzeugbauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (2) aus Metall besteht.
Fahrzeugbauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkaufnahme (3) aus Kunststoff besteht.
Fahrzeugbauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkaufnahme (3) durch Umgießen oder Umspritzen des axialen Endbereichs (9) des Verbindungselements (2) hergestellt ist.
Fahrzeugbauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein bewegbar in der Gelenkaufnahme (3) gelagertes Gelenkinnententeil (17).
Fahrzeugbauteil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenkinnententeil (17) sich aus der Gelenkaufnahme (3) heraus erstreckt und eine Gelenkkugel (18) aufweist, mittels welcher das Gelenkinnententeil (17) drehbar und schwenkbar in der Gelenkaufnahme (3) gelagert ist.
Fahrzeugbauteil nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein anderer axialer Endbereich (14) des Verbindungselements (2) mit einer anderen Gelenkaufnahme (4) verbunden ist, in der ein anderes Gelenkinnententeil bewegbar gelagert ist.
Fahrzeugbauteil nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkaufnahmen (3, 4) gleichartig mit dem Verbindungselement (2) verbunden sind.
Fahrzeugbauteil nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Gelenkinnenteile (17) mit einem Fahrwerkbauteil (26) eines Kraftfahrzeugs verbunden ist.
Fahrzeugbauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (2) durch Ablängen eines Flachprofils und einen Faltvorgang hergestellt ist.
Fahrzeugbauteil nach den Ansprüchen 5 und 21, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder die mehreren Eingriffskonturen ein oder mehrere Löcher (27) oder Ausnehmungen umfassen.
Fahrzeugbauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Endbereich (9) des Verbindungselements (2) in Richtung der Längsachse (6) einen gekrümmten Verlauf aufweist.