DE102013011589A1

DE102013011589A1 - Fahrwerkslenker für ein Fahrzeug und Verfahren zur Herstellung eines Fahrwerkslenkers

Info

Publication number: DE102013011589A1
Application number: DE102013011589.2A
Authority: DE
Inventors: Roland Hudler; Friedrich-Oskar Winter; Hans-Jürgen Langhoff; Matthias Fuchs; Wolfgang SEEMÜLLER
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2013-07-11
Filing date: 2013-07-11
Publication date: 2015-01-15
Also published as: CN105358346A; WO2015003769A1; CN105358346B; US20160167471A1; EP3019357A1

Abstract

Fahrwerkslenker 1 für ein Fahrzeug, aufweisend einen länglichen Lenkerkörper 2 aus einem einstückigen Metallblech, der derart biegetechnisch umgeformt ist, dass er zwei einander beabstandet gegenüberliegende Seitenwände 3 ausbildet, wobei die Seitenwände 3 an ihren freien Längsseiten 4 durch eine fügetechnische Verbindung 5 zumindest abschnittsweise miteinander verbunden sind und an seinen axialen Enden jeweils zumindest zwei koaxial zueinander angeordnete Lageröffnungen 6 aufweist, und zumindest ein Gummi-Metall-Lager 7, das in die koaxialen Lageröffnungen 6 einsetzbar ist, wobei die kardanische Steifigkeit zumindest eines der Gummi-Metall-Lager 7 geringer ist, als die Torsionssteifigkeit des Lenkerkörpers 2.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrwerkslenker für ein Fahrzeug, aufweisend einen länglichen Lenkerkörper aus einem einstückigen Metallblech, der derart biegetechnisch umgeformt ist, dass er zwei einander beabstandet gegenüberliegende Seitenwände ausbildet, wobei die Seitenwände an ihren freien Längsseiten durch eine fügetechnische Verbindung zumindest abschnittsweise miteinander verbunden sind und an seinen axialen Enden jeweils zumindest zwei koaxial zueinander angeordnete Lageröffnungen aufweist, und zumindest ein Gummi-Metall-Lager, das in die koaxialen Lageröffnungen einsetzbar ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Fahrwerkslenkers.
Derartige Fahrwerkslenker werden in der Radaufhängung von Fahrzeugen verwendet, wo sie das Rad unter Beschränkung auf gewisse Freiheitsgrade relativ zum Aufbau des Fahrzeugs führen. Eine Bauform der Fahrwerkslenker beinhaltet die Bereitstellung einer Blechplatine vorzugsweise aus einer Eisenlegierung als Ausgangsmaterial, die in mehreren Bearbeitungsschritten, darunter Umformen und schneidtechnischer Bearbeitung, zu einem doppelwandigen Blechlenker weiterbearbeitet wird. Dieser Typ von Fahrwerkslenkern zeichnet sich vor allem durch seine geringen Material- und Herstellungskosten aus. In endständigen Lageraufnahmen kann der Fahrwerkslenker Gummi-Metall-Lager aufnehmen, mit denen er an einem Radführungsglied (Radträger) und andererseits an der Karosserie oder dem Hilfsrahmen angeordnet werden kann.
Die DE 10 2010 010 665 A1 zeigt eine Stabilisierungsstrebe für ein Fahrwerk eines Fahrzeuges, die einen aus Metallblech gefertigten länglichen Strebenkörper aufweist, der an einem ersten Längsende zumindest ein erstes Auge und an einem zweiten Längsende zumindest ein zweites Auge aufweist. Der Strebenkörper weist zumindest eine solche Krümmung auf, dass der Strebenkörper zumindest in einem Teilbereich vollständig außerhalb einer gedachten Verbindungsgeraden zwischen dem zumindest einen ersten und dem zumindest einen zweiten Auge liegt. Der Strebenkörper ist aus zwei einzelnen Blechteilen aufgebaut, die beidseits einer Längsmittelebene angeordnet sind. Die beiden Blechteile sind zwischen dem zumindest einen ersten Auge und dem zumindest einen zweiten Auge an ihren Umfangsrändern an einer Längsseite der Blechteile, die der gedachten Verbindungsgeraden zugewandt ist, zumindest über eine Teillänge dieser Längsseite des Strebenkörpers aneinander gefügt, die zumindest 50% der Gesamtlänge dieser Längsseite des Strebenkörpers beträgt. Die einander zugewandten Flächen der beiden Blechteile sind voneinander beabstandet. Die Umfangsränder der Blechteile an der Längsseite, die von der gedachten Verbindungsgeraden abgewandt ist, sind nicht oder höchstens über eine Teillänge dieser Längsseite des Strebenkörpers aneinander gefügt, die höchstens 30% der Gesamtlänge dieser Längsseite beträgt. Ein solcher zweiteiliger Aufbau eines Fahrwerkslenkers hat jedoch den Nachteil, dass er nur mit erheblichem Kostenaufwand zu fertigen ist, da beide Hälften separat bearbeitet und anschließend gefügt werden müssen.
Die DE 10 2008 015 393 A1 beschreibt einen Fahrwerkslenker in einteiliger Bauweise, wobei die beiden Teilschalen am Rücken miteinander verbunden sind und durch einen weiteren Bearbeitungsvorgang in einen doppelwandigen Fahrwerkslenker umgeformt werden. Die endständigen Lageröffnungen dienen zur Aufnahme von Lagern.
Die DE 203 17 345 U1 offenbart einen Fahrwerkslenker zur Verbindung von zwei Bauteilen, mit einer ersten Aufnahme zum Verbinden mit dem einen Bauteil und einer zweiten Aufnahme zum Verbinden mit dem anderen Bauteil, wobei dieser Fahrwerkslenker als ein Hohlkörper aus Schalenelementen ausgebildet ist, welche aus Blech geformt sind. Die beiden Schalenelemente werden an ihren Stoßflächen miteinander verbunden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine alternative Ausführungsform eines Fahrwerkslenkers für ein Fahrzeug und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Fahrwerkslenkers bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. 5 gelöst.
Ein Fahrwerkslenker für ein Fahrzeug weist einen länglichen Lenkerkörper aus einem einstückigen Metallblech, der derart biegetechnisch umgeformt ist, dass er zwei einander beabstandet gegenüberliegende Seitenwände ausbildet, wobei die Seitenwände an ihren freien Längsseiten durch eine fügetechnische Verbindung zumindest abschnittsweise miteinander verbunden sind und an seinen axialen Enden jeweils zumindest zwei koaxial zueinander angeordnete Lageröffnungen aufweist, und zumindest ein Gummi-Metall-Lager, das in die koaxialen Lageröffnungen einsetzbar ist, auf, wobei die kardanische Steifigkeit zumindest eines der Gummi-Metall-Lager geringer ist, als die Torsionssteifigkeit des Lenkerkörpers.
Indem die Seitenwände an ihrer freien Längsseite zumindest abschnittsweise fügetechnisch verbunden werden, kann die Torsionssteifigkeit des Lenkerkörpers gezielt so eingestellt werden, dass diese höher ist, als die kardanische Steifigkeit jedes des zumindest einen Gummi-Metall-Lagers. Die Seitenwände des Lenkerkörpers sind an der Längsseite, um die der Lenkerkörper gebogen wird, einstückig miteinander ausgebildet, während sie an der gegenüberliegenden freien Längsseite fügetechnisch miteinander verbunden sind. Ein einheitlich aufgebauter Lenkerkörper kann demnach über die geeignete Gestaltung der fügetechnischen Verbindung an die konkret verwendeten Gummi-Metall-Lager angepasst werden ohne komplexe Geometrie- oder Materialanpassungen vornehmen zu müssen. Die Ausgestaltung der fügetechnischen Verbindung steht somit über die damit erzielbare Torsionssteifigkeit des Lenkerkörpers in Abhängigkeit zur kardanischen Steifigkeit jedes des mindestens einen Gummi-Metall-Lagers. Ohne fügetechnische Verbindung der freien Längsseiten der Seitenwände könnte der Lenkerkörper somit eine geringere Torsionssteifigkeit aufweisen, als die kardanische Steifigkeit der Gummi-Metall-Lager. Insbesondere in Bezug auf Gusslenker bieten sich dadurch erhebliche Kostenvorteile. Die kardanischen Steifigkeiten der Gummi-Metall-Lager können bewusst hoch gewählt werden, was die Führungseigenschaften des Fahrwerkslenkers insgesamt verbessert. Die Gummi-Metall-Lager würden bei hoher Belastung vor dem Lenkerkörper tordiert werden. Das Gummi-Metall-Lager hat vorzugsweise einen zentralen Lagerkörper zur Aufnahme eines Befestigungsmittels, beispielsweise einer Schraube, wobei der Lagerkörper von zumindest einer Elastomerschicht umgeben ist, die zum Zwecke der stabilen Einbringung in die Lageröffnung von einem Metallring ummantelt ist. Das Gummi-Metall-Lager kann aber auch als Kugelgelenk ausgeführt sein. Mehrere derartige Fahrwerkslenker können in der Radaufhängung eines Fahrzeugs verwendet werden. Als Metallblech eignet sich insbesondere eine Eisen-Knetlegierung.
In einer bevorzugten Ausführung umfasst die fügetechnische Verbindung zumindest ein Schließblech. Das zumindest eine Schließblech eignet sich zur Überbrückung des Abstandes zwischen den Seitenwänden des Lenkerkörpers. Es lässt sich mit beliebigen Fügetechniken an den Seitenwänden festlegen. Die Anordnung mehrerer Schließbleche an verschiedenen axialen Stellen des Lenkerkörpers erlaubt eine variable Anpassung der Torsionssteifigkeit des Lenkerkörpers in Abhängigkeit von den kardanischen Steifigkeiten der Gummi-Metall-Lager.
In einer bevorzugten Ausführung ist die fügetechnische Verbindung als eine stoffschlüssige Verbindung ausgebildet. Als stoffschlüssige Verbindungen bieten sich beispielsweise Klebeverbindungen oder Schweißverbindungen an. Die Seitenwände können (abschnittsweise) direkt oder unter Zwischenschaltung zumindest eines Schließblechs miteinander stoffschlüssig gefügt werden. In einer besonders bevorzugten Ausführung ist die stoffschlüssige Verbindung als eine Schweißverbindung ausgebildet. Eine Schweißverbindung lässt sich vergleichsweise prozesssicher und kostengünstig herstellen. Über die Länge und Positionierung der Schweißnaht kann die Torsionssteifigkeit des Lenkerkörpers in Abhängigkeit von den kardanischen Steifigkeiten der Gummi-Metall-Lager variabel eingestellt werden.
Ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Fahrwerkslenkers für ein Fahrzeug umfasst die folgenden Schritte:

– Bereitstellen eines plattenförmigen Halbzeugs für einen Lenkerkörper mit zwei Seitenwänden aus einem einstückigen Metallblech;
– Einbringen von Lageröffnungen in die axialen Enden der Seitenwände des Lenkerkörpers zur Aufnahme von zumindest einem Gummi-Metall-Lager in einem späteren Verfahrensschritt;
– biegetechnische Umformung des Lenkerkörpers, insbesondere um eine Symmetrieachse, bis die beiden Seitenwände einander beabstandet gegenüberliegen;
– zumindest abschnittsweises fügetechnisches Verbinden der Seitenwände an ihren freien Längsseiten, wobei die fügetechnische Verbindung so ausgebildet ist, dass die Torsionssteifigkeit des Lenkerkörpers höher ist als die kardanische Steifigkeit zumindest eines der Gummi-Metall-Lager;
– Einsetzen des zumindest einen Gummi-Metall-Lagers in die entsprechenden koaxialen Lageröffnungen.

Indem die fügetechnische Verbindung der beiden Seitenwände des Lenkerkörpers an deren jeweiligen freien Längsseiten in Abhängigkeit des Verhältnisses zwischen Torsionssteifigkeit des so gefertigten Lenkerkörpers und der kardanischen Steifigkeit der verwendeten Gummi-Metall-Lager gestaltet wird, wobei die Torsionssteifigkeit des Lenkerkörpers höher als die kardanische Steifigkeit jedes der Gummi-Metall-Lager ist, kann mit einfachen Mitteln eine Anpassung an die gewünschten Einsatzzwecke des Fahrwerkslenkers vorgenommen werden. Werden beispielsweise Gummi-Metall-Lager mit höherer kardanischer Steifigkeit eingesetzt, so wird die fügetechnische Verbindung der freien Längsseiten der Seitenwände des Lenkerkörpers entsprechend robuster im Sinne einer Erhöhung der Torsionssteifigkeit des Lenkerkörpers ausgeführt. Die Reihenfolge der Verfahrensschritte kann nach Ermessen des Fachmanns variiert werden. So kann das Halbzeug bereits die Lageröffnungen für die Gummi-Metall-Lager aufweisen, die sich nach dem biegetechnischen Umformen dann koaxial gegenüberliegen. In einem weiteren Verfahrensschritt kann der endbearbeitete Lenkerkörper zudem mit einem Korrosionsschutzlack überzogen werden.
In einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens umfasst die fügetechnische Verbindung zumindest ein Schließblech. Das zumindest eine Schließblech eignet sich zur Überbrückung des Abstandes zwischen den Seitenwänden des Lenkerkörpers. Es lässt sich mit beliebigen Fügetechniken an den Seitenwänden festlegen. Die Anordnung mehrerer Schließbleche an verschiedenen axialen Stellen des Lenkerkörpers erlaubt eine variable Anpassung der Torsionssteifigkeit des Lenkerkörpers in Abhängigkeit von den kardanischen Steifigkeiten der Gummi-Metall-Lager.
In einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens ist die fügetechnische Verbindung als eine stoffschlüssige Verbindung ausgebildet. Als stoffschlüssige Verbindungen bieten sich beispielsweise Klebeverbindungen oder Schweißverbindungen an. Die Seitenwände können (abschnittsweise) direkt oder unter Zwischenschaltung zumindest eines Schließblechs miteinander stoffschlüssig gefügt werden. In einer besonders bevorzugten Ausführung ist die stoffschlüssige Verbindung als eine Schweißverbindung ausgebildet. Eine Schweißverbindung lässt sich vergleichsweise prozesssicher und kostengünstig herstellen. Über die Länge und Positionierung der Schweißnaht kann die Torsionssteifigkeit des Lenkerkörpers in Abhängigkeit von den kardanischen Steifigkeiten der Gummi-Metall-Lager variabel eingestellt werden.
In einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens wird der Lenkerkörper um eine in seiner Quererstreckung verlaufenden Biegeachse verbogen wird.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Darin zeigen:
1 eine isometrische Ansicht einer ersten Ausführungsform des Fahrwerkslenkers;
2 eine Draufsicht einer ersten Ausführungsform des Fahrwerkslenkers;
3 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform des Fahrwerkslenkers;
4 eine isometrische Ansicht einer zweiten Ausführungsform des Fahrwerkslenkers;
5 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform des Fahrwerkslenkers;
6 eine isometrische Ansicht einer dritten Ausführungsform des Fahrwerkslenkers.
Gemäß der 1, 2 und 3 hat eine erste Ausführungsform eines Fahrwerkslenkers 1 für ein Fahrzeug einen Lenkerkörper 2 mit zwei einander beabstandet gegenüberliegenden Seitenwänden 3, die an einer Längsseite einstückig miteinander verbunden und an ihren gegenüberliegenden freien Längsseiten 4 durch eine fügetechnische Verbindung 5 miteinander verbunden sind. Die fügetechnische Verbindung 5 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch eine abschnittsweise Schweißverbindung 5a dargestellt. Der Lenkerkörper 2 wird durch eine biegetechnische Umformung um dessen Symmetrieachse S aus einem Metallblech hergestellt. An den axialen Enden des Lenkerkörpers 2 sind koaxiale Lageröffnungen 6 in die Seitenwände 3 eingebracht, die zur Aufnahme jeweils eines Gummi-Metall-Lagers 7 dienen. Die Torsionssteifigkeit des Lenkerkörpers 2 ist mit fügetechnischer Verbindung 5 höher als die kardanische Steifigkeit jedes einzelnen Gummi-Metall-Lagers 7 und ohne fügetechnischer Verbindung 5 geringer.
Gemäß der 4 und 5 hat eine zweite Ausführungsform eines Fahrwerkslenkers 1 für ein Fahrzeug einen Lenkerkörper 2 mit zwei einander beabstandet gegenüberliegenden Seitenwänden 3, die an einer Längsseite einstückig miteinander verbunden und an ihren gegenüberliegenden freien Längsseiten 4 durch eine fügetechnische Verbindung 5 miteinander verbunden sind. Die fügetechnische Verbindung 5 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch eine abschnittsweise Anordnung mehrerer Schließbleche 5b dargestellt, die wahlweise mit den Seitenwänden 3 verklebt oder verschweißt sein können. Der Lenkerkörper 2 wird durch eine biegetechnische Umformung um dessen Symmetrieachse S aus einem Metallblech hergestellt. An den axialen Enden des Lenkerkörpers 2 sind koaxiale Lageröffnungen 6 in die Seitenwände 3 eingebracht, die zur Aufnahme jeweils eines Gummi-Metall-Lagers 7 dienen. Die Torsionssteifigkeit des Lenkerkörpers 2 ist mit fügetechnischer Verbindung 5 höher als die kardanische Steifigkeit jedes einzelnen Gummi-Metall-Lagers 7 und ohne fügetechnischer Verbindung 5 geringer. Der Lenkerkörper 2 wurde zudem um eine Biegeachse B, die in Querrichtung des Lenkerkörpers 2 verläuft, verbogen.
Gemäß der 6 hat eine dritte Ausführungsform eines Fahrwerkslenkers 1 für ein Fahrzeug einen Lenkerkörper 2 mit zwei einander beabstandet gegenüberliegenden Seitenwänden 3, die an einer Längsseite einstückig miteinander verbunden und an ihren gegenüberliegenden freien Längsseiten 4 durch eine fügetechnische Verbindung 5 miteinander verbunden sind. Die fügetechnische Verbindung 5 ist durch eine abschnittsweise Schweißverbindung 5a (vorliegend in zwei Abschnitten) dargestellt. Der Lenkerkörper 2 wird durch eine biegetechnische Umformung um dessen Symmetrieachse S aus einem Metallblech hergestellt. Der Lenkerkörper 2 wurde zudem um eine Biegeachse B, die in Querrichtung des Lenkerkörpers 2 verläuft, verbogen. An den axialen Enden des Lenkerkörpers 2 sind koaxiale Lageröffnungen 6 in die Seitenwände 3 eingebracht, die zur Aufnahme jeweils eines Gummi-Metall-Lagers 7 dienen. Die Torsionssteifigkeit des Lenkerkörpers 2 ist mit fügetechnischer Verbindung 5 höher als die kardanische Steifigkeit jedes einzelnen Gummi-Metall-Lagers 7 und ohne fügetechnischer Verbindung 5 geringer.
Bezugszeichenliste

B: Biegeachse
S: Symmetrieachse
1: Fahrwerkslenker
2: Lenkerkörper
3: Seitenwand
4: freie Längsseite
5: fügetechnische Verbindung
5a: Schweißverbindung
5b: Schließblech
6: Lageröffnung
7: Gummi-Metall-Lager

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 102010010665 A1 [0003]
DE 102008015393 A1 [0004]
DE 20317345 U1 [0005]

Claims

Fahrwerkslenker (1) für ein Fahrzeug, aufweisend einen länglichen Lenkerkörper (2) aus einem einstückigen Metallblech, der derart biegetechnisch umgeformt ist, dass er zwei einander beabstandet gegenüberliegende Seitenwände (3) ausbildet, wobei die Seitenwände (3) an ihren freien Längsseiten (4) durch eine fügetechnische Verbindung (5) zumindest abschnittsweise miteinander verbunden sind und an seinen axialen Enden jeweils zumindest zwei koaxial zueinander angeordnete Lageröffnungen (6) aufweist, und zumindest ein Gummi-Metall-Lager (7), das in die koaxialen Lageröffnungen (6) einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die kardanische Steifigkeit zumindest eines der Gummi-Metall-Lager (7) geringer ist, als die Torsionssteifigkeit des Lenkerkörpers (2).
Fahrwerkslenker (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die fügetechnische Verbindung (5) zumindest ein Schließblech (5b) umfasst.
Fahrwerkslenker (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die fügetechnische Verbindung (5) als eine stoffschlüssige Verbindung ausgebildet ist.
Fahrwerkslenker (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung als eine Schweißverbindung (5a) ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Fahrwerkslenkers (1) für ein Fahrzeug umfassend die folgenden Schritte: – Bereitstellen eines plattenförmigen Halbzeugs für einen Lenkerkörper (2) mit zwei Seitenwänden (3) aus einem einstückigen Metallblech; – Einbringen von Lageröffnungen (6) in die axialen Enden der Seitenwände des Lenkerkörpers (2) zur Aufnahme von zumindest einem Gummi-Metall-Lager (7) in einem späteren Verfahrensschritt; – biegetechnische Umformung des Lenkerkörpers (2) bis die beiden Seitenwände (3) einander beabstandet gegenüberliegen; – zumindest abschnittsweises fügetechnisches Verbinden der Seitenwände (3) an ihren freien Längsseiten (4), wobei die fügetechnische Verbindung (5) so ausgebildet ist, dass die Torsionssteifigkeit des Lenkerkörpers (2) höher ist als die kardanische Steifigkeit zumindest eines der Gummi-Metall-Lager (7); – Einsetzen des zumindest einen Gummi-Metall-Lagers (7) in die entsprechenden koaxialen Lageröffnungen (6).
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die fügetechnische Verbindung (5) zumindest ein Schließblech (5b) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die fügetechnische Verbindung (5) als eine stoffschlüssige Verbindung ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung als eine Schweißverbindung (5a) ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkerkörper (2) um eine in seiner Quererstreckung verlaufenden Biegeachse (B) verbogen wird.