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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Querlenker gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.
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Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Querlenkers gemäß den Merkmalen im Anspruch 9.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Kraftfahrzeuge mit selbsttragenden Karosserien herzustellen. Damit die Räder an die Karosserie kinematisch gekoppelt angeschlossen werden können, sind Fahrwerksbauteile zwischengeschaltet. Insbesondere werden Lenker zwischen Radträgern und Karosserie bzw. zwischen Radträgern und Achshilfsrahmen angebunden.
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Bei Einzelradaufhängungen kommen insbesondere Querlenker zum Einsatz. Diese Querlenker sind zumeist karosserieseitig mit zwei Lageraufnahmen ausgestattet und radträgerseitig mit einer Lageraufnahme. In den Lageraufnahmen werden insbesondere Gummi-Metalllager und/oder Kugelgelenke eingesetzt, so dass die Ein- bzw. Ausfederbewegung des Rades relativ zur Kraftfahrzeugkarosserie ausgeführt werden kann.
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Gattungsbildende Querlenker werden zumeist als Blechumformbauteil und insbesondere als Schalenbauteile ausgeführt. Hierzu wird ein Blechzuschnitt umformtechnisch bearbeitet. Damit nunmehr Lager angeordnet werden können, werden insbesondere Lageraufnahmehülsen an dieses Blechbauteil angeschweißt. Hierzu muss jedoch zum einen eine separat gefertigte Lageraufnahmehülse bereit gestellt werden. Ferner muss eine Schweißoperation durchgeführt werden, was hohe Fertigungskosten mit sich bringt.
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Aus der
DE 10 2010 007 944 A1 ist ein gattungsbildender Querlenker bekannt, welcher als einstückiges, werkstoffeinheitliches, einschaliges Blechbauteil hergestellt ist. Eine Lageraufnahme des Querträgers ist dabei derart ausgebildet, dass diese zwei Aufnahmeöffnungen aufweist, wobei die Aufnahmeöffnungen im Wesentlichen rechtwinklig zu einer Grundkörperebene angeordnet sind. In den Aufnahmeöffnungen ist jeweils ein Durchzug ausgebildet. Der Durchzug eignet sich zur Aufnahme eines Gummi-Metalllagers. Dieser Querlenker vermeidet zwar eine Schweißoperation, bedarf jedoch einer aufwendigen Umformtechnik. Insbesondere müssen Keil-Schiebe-Operationen innerhalb des Umformwerkzeuges ausgeführt werden, um die jeweiligen Lageraugen zur Ausbildung der Lageraufnahmeöffnungen in einem 90 Grad-Winkel zur Grundkörperebene herzustellen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen einschaligen Querlenker aufzuzeigen, welcher mindestens eine Lageraufnahme aufweist und wirtschaftlicher hergestellt werden kann, gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Querlenkern.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Querlenker zur Anordnung an einer Achse eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst. Ein verfahrenstechnischer Teil der Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen im Patentanspruch 9 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Der Querlenker wird an einer Achse eines Kraftfahrzeuges angeordnet, wobei der Querlenker aus einer Blechplatine als einschaliges Umformbauteil hergestellt ist. Der Querlenker weist drei Lageraufnahmen auf und einen dazwischen angeordneten Grundkörperbereich. Eine dieser Lageraufnahmen ist durch zwei in einem Abstand zueinander parallel angeordnete Aufnahmeöffnungen ausgebildet. Die Aufnahmeöffnungen sind im Wesentlichen senkrecht zu dem Grundkörperbereich angeordnet. Dies bedeutet, eine jeweilige Ebene, in welcher die Aufnahmeöffnung liegt, ist zu einer Grundkörperebene, in welcher der Grundkörperbereich liegt, im Wesentlichen orthogonal angeordnet.
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Erfindungsgemäß zeichnet sich der Querlenker dadurch aus, dass eine Aufnahmeöffnung, insbesondere das Lagerauge, in welcher die Aufnahmeöffnung liegt, einstückig und werkstoffeinheitlich aus der Blechplatine durch Umformen hergestellt ist. Die andere Aufnahmeöffnung ist durch einen Stegabschnitt ausgebildet, wobei der Stegabschnitt an dem Querlenker angeschweißt ist. Der Stegabschnitt ist ebenfalls als einstückiges Blechbauteil hergestellt.
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Der erfindungsgemäße Vorteil liegt darin, dass die eine Aufnahmeöffnung während des Umformens des Querlenkers zu einem einschaligen und einstückigen Blechbauteil, insbesondere durch ein Verbiegen bzw. Abbiegen gleichzeitig, mit hergestellt werden kann. Dies kann insbesondere in einem Umformwerkzeug, bestehend aus Oberwerkzeug und Unterwerkzeug, durchgeführt werden. Eine Keil-Schiebe-Operation, insbesondere eine Umformoperation, welche zusätzliche Bewegungsrichtungen zu der eigentlichen Pressenhubrichtung ausführt, wird zunächst nicht benötigt.
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Die zweite Aufnahmeöffnung bzw. das diese umgebende Lagerauge ist in einem separaten Stegabschnitt ausgebildet. Dieser Stegabschnitt ist ebenfalls ein Blechzuschnitt sowie separates Umformbauteil, welcher an den Querlenker angeschweißt ist. Hierzu ragt der Stegabschnitt insbesondere mit seiner Längsrichtung in den Grundkörperbereich hinein. Der Stegabschnitt steht im Wesentlichen senkrecht zu dem Grundkörperbereich und ist über mindestens eine Schweißnaht mit diesem gekoppelt. Dies bringt den Vorteil, dass zwei Aufnahmeöffnungen parallel zueinander in einem Abstand angeordnet werden können.
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Bevorzugt weisen die Aufnahmeöffnungen jeweils einen Durchzug auf. Die Durchzüge können nach Abschluss des Schweißvorganges hergestellt werden. Dies bietet den Vorteil, dass gleichzeitig auch eine Kalibrierung der Durchzüge zur anschließenden Aufnahme, insbesondere Einpressen, eines Lagers erfolgt. Die Durchzüge können jedoch auch bereits zuvor hergestellt sein. Insbesondere wird dann nach Abschluss des Schweißvorganges nochmals ein Kalibriervorgang durchgeführt, so dass eine geometrisch genaue Relativposition der Lageraufnahme zu dem Querlenker bereit gestellt ist.
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Bevorzugt können auch zwei Lageraufnahmen an dem Querlenker nach diesem Prinzip ausgebildet sein. In weiterer besonders bevorzugter Ausgestaltungsvariante können auch alle drei Lageraufnahmen an dem Querlenker nach diesem Prinzip ausgebildet sein. Dies bietet weiterhin den Vorteil, dass die Aufnahmeöffnung jeder Lageraufnahme in einem 90 Grad-Winkel zur Grundkörperebene liegen.
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Insbesondere ist der Querlenker aus einer Stahlplatine hergestellt. Der Querlenker kann im Kaltumformverfahren hergestellt sein. Der Querlenker kann jedoch auch durch Warmumformen und Presshärten hergestellt sein. Die Stahlplatine wird insbesondere mit einer Wandstärke zwischen 1,5 mm und 5 mm, bevorzugt von 2 mm bis 4 mm, besonders bevorzugt von 3 mm bis 4 mm, gewählt.
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Der Querlenker ist insbesondere in Draufsicht im Wesentlichen L-förmig ausgebildet. Dies bedeutet, die Grundkörperebene ist durch zwei in einem Winkel zueinander jeweils sich in Längsrichtung erstreckende Schenkel ausgebildet. Die Lageraufnahmen können dabei jeweils an einem Ende der Schenkel sowie an dem Bereich, in welchem die Schenkel zueinander liegen, ausgebildet sein.
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Der Querlenker kann jedoch auch in Draufsicht A-förmig ausgebildet sein. Insbesondere wird ein solcher Querlenker eingesetzt als Dreiecksquerlenker, beispielsweise in der oberen Lenkerebene. Es wird folglich auch ein A-förmiger Blechzuschnitt erzeugt.
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Unter im Wesentlichen senkrecht bzgl. der Positionierung der Aufnahmeöffnungen zu der Grundkörperebene ist im Sinne der Erfindung zu verstehen, dass die Öffnungsebene einer jeweiligen Aufnahmeöffnung in einem Winkel zwischen 80 Grad und 100 Grad, bevorzugt 85 Grad und 95 Grad und insbesondere senkrecht, mithin 90 Grad, zur Grundkörperebene angeordnet ist.
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Der Stegabschnitt ist insbesondere als Flansch ausgebildet. Der Stegabschnitt steht hierzu ebenfalls insbesondere im Wesentlichen senkrecht bzw. orthogonal zur Grundkörperebene.
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Vorzugsweise ist an dem Lagerbereich ein Positionierungsflansch ausgebildet. Der Positionierungsflansch ist einstückig und werkstoffeinheitlich mit dem Grundkörper ausgebildet. Der Positionierungsflansch ist hierzu insbesondere ebenfalls im Wesentlichen senkrecht zur Grundkörperebene stehend durch das Umformen ausgebildet. Der Stegabschnitt ist an dem Positionierungsflansch zumindest teilweise anliegend angeordnet und dann mit dem Grundkörperbereich stoffschlüssig gekoppelt.
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Weiterhin bevorzugt weist der Stegabschnitt eine seitliche Ausnehmung auf, wobei die Ausnehmung an einer Seitenkante des Grundkörperbereichs anliegt. Dies bedeutet, die Seitenkante des Grundkörperbereichs ist zumindest teilweise in die Ausnehmung eingreifend angeordnet. Der der Aufnahmeöffnung gegenüberliegende Bereich des Stegabschnittes untergreift dann den Grundkörperbereich bzw. ragt in den Grundkörperbereich hinein und ist hier insbesondere durch eine Schweißnaht mit dem Grundkörperbereich gekoppelt. Dies ermöglicht eine besonders vorteilige Führung des Lastpfades, bei Beaufschlagung des Querlenkers mit einer Kraft.
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Neben dem Vorteil der einfacheren Produktion beim Umformprozess und nicht vorhandener Keil-Schiebe-Operationen im Umformwerkzeug und/oder nachfolgender Umformschritte bietet der erfindungsgemäße Querlenker noch einen weiteren Vorteil.
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Bei der Herstellung des Blechzuschnittes eines im Wesentlichen L-förmigen Querlenkers kann gleichzeitig der Stegabschnitt mit ausgeschnitten werden. In einem Talbereich des L-förmigen Blechzuschnittes, welcher als ansonsten nach der Ausschneideoperation als Rest bzw. Schrott anderweitig verwertet werden müsste, ist es möglich, den Stegabschnitt mit herzustellen. Hierdurch wird in dem auszuschneidenden Rohmaterial der nach dem Ausschneideprozess übrig bleibende Schrott minimiert, was wiederum die Herstellungskosten senkt. Als weiterer erfindungswesentlicher Vorteil können jeweils spiegelverkehrt baugleiche Querlenker für die linke und rechte Kraftfahrzeugseite hergestellt werden. In diesem Fall können zwei L-förmige Blechzuschnitte derart in einem Blechband positioniert werden, dass sie ein außen umlaufendes Rechteck ausbilden. In einem davon gebildeten Innenbereich können dann ebenfalls gleichzeitig die zwei Stegabschnitte ausgeschnitten werden, so dass insgesamt der Schrottanteil beim Ausschneideprozess minimiert wird.
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Hierzu sieht das erfindungsgemäße Verfahren folgende Verfahrensschritte vor:
- - Bereitstellen eines Bandmaterials aus einem Stahlwerkstoff,
- - gleichzeitiges Ausschneiden eines L-förmigen Blechzuschnittes und eines Stegabschnittes,
- - umformtechnisches Bearbeiten des Blechzuschnittes zu einem Querlenker Halbzeug,
- - Anschweißen des Stegabschnittes an einer Lageraufnahme des Querlenker Halbzeuges.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass zumindest das Ausschneiden und das Umformen in einem Folgeverbundwerkzeug durchgeführt werden können. Nach dem Ausschneidevorgang würden in diesem Fall zunächst die Stegabschnitte aus dem Folgeverbundwerkzeug herausgeführt werden und in einem anschließenden Schweißvorgang entsprechend an dem Querlenker positioniert werden. Auch können die Arbeitsschritte in einem Transferwerkzeug durchgeführt werden.
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Das Herstellen der Durchzüge kann vor oder nach dem Schweißvorgang durchgeführt werden. Insbesondere bietet sich dies durch ein Herstellen der Durchzüge vor dem Schweißvorgang bei in entgegengesetzten Richtungen ausgeführten Durchzügen an. Optional wird in diesem Fall nach dem Schweißvorgang ein Kalibrierschritt durchgeführt.
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Bei in gleichen Richtungen und/oder aufeinander zu zeigenden Durchzügen werden diese bevorzugt nach dem Schweißvorgang hergestellt. Bei Herstellung der Durchzüge kann dann gleichzeitig ein Kalibriervorgang ausgeführt werden.
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Der Querlenker kann weiterhin bevorzugt nach Ausführung des Schweißvorganges mit einer Korrosionsschutzmaßnahme versehen werden, beispielsweise durch ein KTL-Verfahren. Auch kann ein Blechbauteil mit einer Vorbeschichtung verwendet werden. Auch kann ein mehrlagiges Blechmaterial verwendet werden, insbesondere mit außen liegenden Lagen, die Korrosionsschutz bieten.
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Weitere Vorteil, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausgestaltungsvarianten werden in den schematischen Figuren dargestellt. Diese dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen:
- 1 und 2 verschiedene Querlenker, bekannt aus dem Stand der Technik,
- 3 und 4 einen erfindungsgemäßen Querlenker,
- 5 eine Querschnittsansicht durch einen Lagerbereich,
- 6 einen Stegabschnitt und
- 7 einen Herstellungsprozess.
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In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.
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1 zeigt einen Querlenker 1, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist. Hierzu ist ein Grundkörperbereich 2 ausgebildet. Der Grundkörperbereich 2 weist zwei Schenkel 3 auf, die im Wesentlichen L-förmig zueinander angeordnet sind. An einem jeden Ende eines Schenkels 3 ist eine Lageraufnahme 4 ausgebildet, genauso wie in einem Eckbereich E, an welchem die beiden Schenkel 3 aufeinander treffen. Die Lageraufnahme 3 des Eckbereiches ist durch zwei Lageraugen ausgebildet, welche im Wesentlichen jeweils in einer Öffnungsebene liegend. Die Öffnungsebene ist senkrecht zu einer Grundkörperebene angeordnet. Diese Lageraufnahme 4 wird umformtechnisch hergestellt. Es bedarf jedoch eines erhöhten Aufwandes bei den ausgeführten Umformoperationen zur Herstellung des Querlenkers.
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2 zeigt ebenfalls einen aus dem Stand der Technik bekannten Querlenker 1. Dieser weist ebenfalls Lageraufnahmen 4 an den Enden der Schenkel 3 auf. In einem Eckbereich E, in welchem die beiden Schenkel 3 aufeinander treffen, ist eine Lageraufnahme 4 ausgebildet, indem eine Lageranbindungshülse 5 an den Grundkörperbereich 2 angeschweißt ist. Die Herstellung der Lageranbindungshülse 5 sowie der Schweißvorgang erfordern jedoch ebenfalls einen erhöhten Herstellungsbedarf.
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In den 3 und 4 ist nunmehr die erfindungsgemäße Ausgestaltungsvariante eines Querlenkers 1 dargestellt. Hierzu ist der Querlenker 1 ebenfalls einen Grundkörperbereich 2 aufweisend im Wesentlichen L-förmig aus zwei Schenkeln 3 ausgebildet. Die jeweiligen Schenkel 3 der L-Form liegen somit im Wesentlichen flächig in einer in 5 dargestellten Grundkörperebene 16. Der Querlenker 1 ist somit als einschaliges Blechbauteil ausgebildet. An den Enden der Schenkel 3 sind jeweils Lageraufnahmen 4 ausgebildet, genauso wie in einem Eckbereich E, an welchem die beiden Schenkel 3 zusammentreffen. Die Schenkel 3 können weitere Verprägungen, Ausnehmungen, Durchzüge o. ä. haben, insbesondere um die Steifigkeit und/oder Gewichtsersparnis der Schenkel 3 zu verbessern.
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Erfindungsgemäß ist nunmehr jedoch vorgesehen, dass die Lageraufnahme 4 im Eckbereich E der beiden Schenkel 3 derartig hergestellt wird, dass eine Aufnahmeöffnung 6 während des Umformprozesses des Querlenkers 1 direkt durch Umformen mit hergestellt wird und eine zweite Aufnahmeöffnung 7 durch einen angeschweißten Stegabschnitt 8 ausgebildet ist.
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Der Stegabschnitt 8 selbst ist als separates Umformbauteil hergestellt und wird mit dem Querlenker 1, insbesondere mit dem Grundkörperbereich 2, stoffschlüssig gekoppelt, was nochmals in der Schnittansicht A-A von 3 dargestellt ist. Über den Schweißnaht 24 ist der Stegabschnitt 8 an dem Grundkörperbereich 2 stoffschlüssig gekoppelt. Der Stegabschnitt 8 selbst weist bevorzugt eine Ausnehmung 9 auf. Ein Randbereich 10 des Querlenkers 1 greift in die Ausnehmung 9 ein und der verbleibende Teil des Stegabschnittes 8 untergreift den Querlenker 1 und ist mit diesem stoffschlüssig gekoppelt.
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Zunächst wird der Querlenker 1 als einschaliges Blechumformbauteil hergestellt mit der ersten Aufnahmeöffnung 6. Die Aufnahmeöffnung 6 selbst ist durch ein Lagerauge 12, insbesondere mit einem Durchzug 13, hergestellt. Die Aufnahmeöffnung 6 liegt dabei in einer Öffnungsebene 14, wobei insbesondere die zwei Öffnungsebenen 14 der Aufnahmeöffnungen 6 und 7 in einem Abstand a parallel zueinander angeordnet sind. Demgegenüber stehen die jeweiligen Durchzüge 13 ab.
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In dem Beispiel von 4 sind die zwei Durchzüge 13 aufeinander zu zeigend orientiert ausgebildet. Auch die zweite Aufnahmeöffnung 7 liegt in einer Öffnungsebene 14. Beide Öffnungsebenen 14 sind jeweils rechtwinklig zu einer Grundkörperebene 16 angeordnet, gemäß 5.
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Erfindungsgemäß ist nunmehr der Stegabschnitt 8 mit der zweiten Aufnahmeöffnung 7 als separates Blechbauteil hergestellt. Dieser wird an der Lageraufnahme 4 angesetzt und mit dem Querlenker 1 verschweißt. Bevorzugt ist hierzu am Querlenker 1 ein Positionierungsflansch 17 ausgebildet. Dieser Positionierungsflansch 17 kann ebenfalls während des Umformprozesses des einschaligen Querlenkers 1 mit hergestellt sein. Er ist ebenfalls im Wesentlichen orthogonal zur Grundkörperebene 16 angeordnet. Nach Zusammensetzen von Stegabschnitt 8 und Positionierungsflansch 17 liegen diese zumindest bereichsweise an. Der Positionierungsflansch 17 kann eine Krümmung 18 aufweisen. Die Krümmung 18 liegt dann zumindest abschnittsweise die Außenmantelfläche des zweiten Durchzuges 15 der zweiten Aufnahmeöffnung 7 umgreifend an.
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7 zeigt einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren. In einem Bandmaterial, beispielsweise einem Stahlblechband 19, werden L-förmige Blechzuschnitte 20 ausgeschnitten. In der hier dargestellten Ausführungsvariante werden jeweils zwei Blechzuschnitte 20 korrespondierend zueinander, insbesondere spiegelverkehrt, hergestellt. Die zwei L-förmigen Blechzuschnitte 20 sind insbesondere derart in dem Blechband 19 angeordnet, dass sie im Wesentlichen ein Rechteck ausbilden. In einem Innenbereich 21 dieses Rechteckes, welcher durch einen jeweiligen Talbereich 22 des L-förmigen Blechzuschnittes 20 ausgebildet ist, werden gleichsam Zuschnitte für die Stegabschnitte 8 hergestellt. Hierdurch wird der Verschnittanteil, mithin der Anteil an Schrottmaterial, minimiert. Der Zuschnitt zur Herstellung des Stegabschnittes 8 ist insbesondere tropfenförmig bzw. dreieckförmig ausgebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 1 -
- Querlenker
- 2 -
- Grundkörperbereich
- 3 -
- Schenkel zu 2
- 4 -
- Lageraufnahme
- 5 -
- Lageranbindungshülse
- 6 -
- erste Aufnahmeöffnung
- 7 -
- zweite Aufnahmeöffnung
- 8 -
- Stegabschnitt
- 9 -
- Ausnehmung zu 8
- 10 -
- Randbereich zu 2
- 11 -
- Teil zu 8
- 12-
- Lagerauge
- 13 -
- Durchzug zu 6
- 14 -
- Öffnungsebene
- 15 -
- Durchzug zu 8
- 16 -
- Grundkörperebene
- 17 -
- Positionierungsflansch
- 18 -
- Krümmung zu 17
- 19 -
- Stahlblechband
- 20 -
- L-förmiger Blechzuschnitt
- 21 -
- Innenbereich
- 22 -
- Talbereich zu 20
- 23 -
- Zuschnitt zu 8
- 24 -
- Schweißnaht
- E -
- Eckbereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010007944 A1 [0006]
