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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Radlenker für die Aufnahme eines Lagers in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Radlenkers gemäß Oberbegriff des Anspruchs 9.
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Radlenker einer Radaufhängung eines Fahrzeugs werden üblicherweise als Blechlenker, Elastomer-Hybridlenker oder Aluminiumlenker in stranggepresster oder extrudierter Form ausgeführt. Ein Radlenker ist typischerweise durch einen Radlenkerkörper mit einer Lageraufnahme für die Aufnahme eines Lagers an mindestens einem Ende des Radlenkerkörpers, realisiert. Eine Lageraufnahme kann an beiden Radlenkerenden ausgebildet sein, wobei oft eine zusätzliche Lagerhülse in die Lageraufnahme eingepresst wird. Hierzu wird üblicherweise eine Aluminiumhülse in die Lageraufnahme eingepresst, in welche ein Gummilager eingepresst wird. Nachteilig an dieser Vorgehensweise ist jedoch die Gewährleistung eines festen Sitzes der Aluminiumhülse in der Lageraufnahme.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen verbesserten Radlenker zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Offenbarung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung sowie der beigefügten Zeichnungen.
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Die Offenbarung basiert auf der Erkenntnis, dass die obige Aufgabe durch einen einteiligen Radlenker gelöst werden kann, dessen Radlenkerende mit einem integrierten hülsenförmigen Durchzug zu einer Lagerhülse für ein Lager aufgebaucht ist. Die Aufbauchung des Radlenkerendes erfolgt der Art, dass ein Durchmesser des hülsenförmigen Durchzugs und eine Länge des hülsenförmigen Durchzugs quer zu der Radlenkerlängsachse über die Abmessungen des Verbindungsabschnitts hinaus vergrößert werden kann. Insbesondere kann in der Lagerhülse des Radlenkerendes ein Lager ohne Einbringen einer zusätzlichen Lagerhülse gehalten werden.
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Dadurch wird das Problem der Gewährleistung eines Festsitzes und/oder die Sicherstellung einer ausreichenden Passgenauigkeit der Lagerhülse effizient und kostengünstig umgangen. Ein derartiger Radlenker beansprucht ferner weniger Bauraum und ist kostengünstig und vereinfacht herstellbar.
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Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Offenbarung einen Radlenker für die Aufnahme eines Lagers in einem Fahrzeug, mit einem einteiligen Radlenkerkörper, welcher ein erstes Radlenkerende, ein zweites Radlenkerende sowie einen Verbindungsabschnitt, welcher das erste Radlenkerende und das zweite Radlenkerende verbindet, aufweist, wobei der einteilige Radlenkerkörper sich entlang einer Radlenkerlängsachse erstreckt, wobei in dem ersten Radlenkerende ein hülsenförmiger Durchzug geformt ist, und wobei das erste Radlenkerende zu einer Lagerhülse für das Lager aufgebaucht ist, um einen Durchmesser des hülsenförmigen Durchzugs und eine Länge des hülsenförmigen Durchzugs quer zu der Radlenkerlängsachse über die Abmessungen des Verbindungsabschnitts hinaus zu vergrößern.
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Insbesondere die einteilige Fertigung des Radlenkers durch einen einteiligen Radlenkerkörper, der zwei zu Lagerhülsen geformte Radlenkerenden aufweist, bewirkt eine effiziente Kraftübertragung durch den Radlenker, da die Anzahl der mechanischen Verbindungen und damit auch Spiel, Reibung und/oder Spannung innerhalb des Radlenkers reduziert werden können.
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Die Innenfläche des in dem Radlenkerende geformten hülsenförmigen Durchzugs bildet die Aufnahmefläche für ein Lager. Diese Lageraufnahmefläche kann maximiert werden indem die Innenfläche des hülsenförmigen Durchzugs keine Durchbrüche oder ähnliche Fehlstellen aufweist. Dies begünstigt den Festsitz des Lagers in dem Radlenker und damit die Kraftübertragung von dem Radlager auf den Radlenker.
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In einer Ausführungsform ist der Durchmesser des hülsenförmigen Durchzugs über die Länge des hülsenförmigen Durchzugs gleichbleibend, sodass insbesondere zylindrisch geformte Lager in der Radlenkerhülse formschlüssig aufgenommen werden können.
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Das Aufbauchen des Radlenkerendes kann eine Vergrößerung des Volumens des Radlenkerendes in alle drei Raumrichtungen bewirken. Es kann eine Verlängerung des Radlenkerkörpers entlang der Radlenkerlängsachse, eine Verbreiterung des Radlenkerendes im Bereich des hülsenförmigen Durchzugs und/oder eine Vergrößerung der Höhe des Radlenkerendes im Bereich des hülsenförmigen Durchzugs bewirken. Eine Länge in X-Richtung, eine Breite in Y-Richtung und eine Höhe in Z-Richtung sind dabei nach dem kartesischen Koordinatensystem definiert, wobei die X-Achse der Radlenkerlängsachse entspricht.
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In einer Ausführungsform erfolgt das Aufbauchen des Radlenkerendes durch einen Prozess, der die Materialkontinuität erhält, sodass keine Risse, Brüche und/oder Spannungen im Material entstehen. Hierzu zählt beispielsweise die spanlose Druckumformung.
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In einer Ausführungsform ist der Radlenker derart ausgebildet, dass die räumlichen Ausmaße sowohl des Verbindungsabschnitts als auch der Lagerhülse die, für ihre Funktion notwendige Ausprägung aufweisen: der Querschnitt des Verbindungsabschnitts entspricht den anwendungsspezifischen Anforderungen an Torsions- und Biegesteifigkeit; die Wandstärke der Lagerhülse entspricht den anwendungsspezifischen Anforderungen an Druckfestigkeit und Haltekraft für ein Lager. Insbesondere sind der Verbindungsabschnitt und die Lagerhülse aus der geringstmöglichen Materialmenge geformt, um das Gewicht des Radlenkers vorteilhaft zu reduzieren.
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In einer Ausführungsform ist in dem zweiten Radlenkerende ein weiterer hülsenförmiger Durchzug geformt, und das zweite Radlenkerende ist zu einer Lagerhülse für ein weiteres Lager aufgebaucht, um einen Durchmesser des weiteren hülsenförmigen Durchzugs und eine Länge des weiteren hülsenförmigen Durchzugs quer zu der Radlenkerlängsachse über die Abmessungen des Verbindungsabschnitts hinaus zu vergrößern.
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In einer Ausführungsform ist der jeweilige hülsenförmige Durchzug durch einander gegenüberliegende Ränder begrenzt, welche bündig mit der Außenfläche des jeweiligen Radlenkerendes abschließen oder als beidseits des jeweiligen Radlenkerendes hervorstehende Kragen geformt sind. Die hervorstehenden Kragen können dabei in einem Arbeitsschritt mit dem Formen eines hülsenförmigen Durchzugs geformt werden, indem das bei der Formung des hülsenförmigen Durchzugs verbrachte Material zu den Kragen umgeformt wird, wobei das plastische Umformen des Materials vorteilhafter Weise keine Diskontinuität im Material erzeugt.
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Das Lager kann insbesondere ein Elastomerlager ohne Lageraußenhülse sein, sodass zwischen dem Elastomer des Elastomerlagers und der Lageraufnahmefläche direkt eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung erfolgen kann. Vorteilhafter Weise wird das Elastomerlager in die Lageraufnahme eingepresst.
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Die in den Radlenker eingebrachten Lager, insbesondere Elastomerlager dämpfen Schwingungsamplituden von, auf den Radlenker wirkenden, dynamischen Belastungen und tragen zur Realisierung elastokinematischer Eigenschaften einer Anordnung von Radlenkern, insbesondere einer Radaufhängung bei.
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In einer Ausführungsform ist der einteilige Radlenkerkörper ein Strangpressprofil. Dies ermöglicht eine komplexe Formung des Querschnitts des Verbindungsabschnitts, welcher somit ein, von einer Rund- oder Rechteckform abweichendes Profil aufweisen kann, um die Steifigkeit des Radlenkers in vorteilhafter Weise zu verändern.
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Erfindungsgemäß ist der einteilige Radlenkerkörper aus Vollmaterial, insbesondere Vollmetall geformt. Vorteilhafterweise kann der Radlenkerkörper aus einer Platine hergestellt werden, insbesondere aus einem Platinenstück gepresst, gestanzt oder gefräst werden.
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In einer Ausführungsform ist das jeweilige Radlenkerende durch eine plastische Verformung des einteiligen Radlenkerkörpers aufgebaucht. Die abschließende Form des Radlenkerendes ist komplex und kann durch den Prozess des Aufbauchens kosteneffizient und mit geringerem Materialaufwand im Vergleich zu anderen Herstellungsverfahren, insbesondere dem Verpressen einer Mehrzahl von Formteilen oder dem Fräsen aus einem Vollmaterialgrundkörper, realisiert werden. So kann eine vorteilhafte Reduzierung des Materialverbrauchs für einen Radlenker, der Herstellungszeit für einen Radlenker und/oder der Herstellungskosten für einen Radlenker erreicht werden.
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In einer Ausführungsform bildet oder ersetzt der jeweilige hülsenförmige Durchzug eine Lagerhülse eines Lagers. Durch die Aufnahme eines Lagers in der Lagerhülse kann das Lager ohne zusätzliche Lagerhülse in den hülsenförmigen Durchzug eingebracht werden, insbesondere eingepresst werden. Dadurch kann sowohl das Gewicht des Radlenkers reduziert werden als auch das Herstellungsverfahren des Radlenkers vorteilhaft angepasst werden, insbesondere um das Einpressen einer zusätzlichen Hülse reduziert werden. Der Materialaufwand für einen Radlenker und die Herstellungszeit für einen Radlenker können verringert werden.
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In einer Ausführungsform weist der einteilige Radlenkerkörper winklige Abschnitte auf, welche die Einbaulage des Radlenkers vorteilhaft verändern können und den notwendigen Einbauraum für den Radlenker reduzieren können.
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In einer Ausführungsform verläuft eine Längsachse des hülsenförmigen Durchzugs rechtwinklig oder spitzwinklig bezüglich der Radlenkerlängsachse. Die relative Anordnung der Lageraufnahmen zueinander kann dadurch fast beliebig gewählt werden. Einschränkungen in der Ausrichtung können aus der Überschneidung des Lagers mit dem Radlenkerkörper resultieren. In Kombination mit winkligen Abschnitten des Radlenkerkörpers kann eine beliebige Ausrichtung der Lageraufnahme in den Radlenkerenden erreicht werden. So unterliegt die Einbindung des Radlenkers keinen geometrischen Beschränkungen, sodass eine vorteilhafte Wahl der Einbaulage des Radlenkers unter effizienter Ausnutzung des vorhandenen Einbauraums für den Radlenker möglich ist.
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In einer Ausführungsform weist der Verbindungsabschnitt einen kreisförmigen Querschnitt auf. Der Querschnitt des einteiligen Radlenkerkörpers kann dabei entlang der Radlenkerlängsachse variieren. So kann die Materialstärke entsprechend der auftretenden Kräfte im Radlenker angepasst werden und weniger belastete Abschnitte weisen einen geringeren Querschnitt auf. Dadurch kann bei gleichbleibenden funktionalen Eigenschaften des Radlenkers, das Gewicht des Radlenkers in vorteilhafter Weise reduziert werden.
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Gemäß eines zweiten Aspekts betrifft die Offenbarung ein Verfahren zum Herstellen eines Radlenkers für die Aufnahme eines Lagers in einem Fahrzeug, mit Bereitstellen eines einteiligen Radlenkerkörpers mit einem Radlenkerende, Erzeugen eines Durchbruchs in dem Radlenkerende und mechanischem Aufweiten des Durchbruchs, wobei während des Aufweitens die Bereiche der Außenfläche des Radlenkerendes, welche den Durchbruch begrenzen, nach außen umgeformt werden, um einen hülsenförmigen Durchzug für die Aufnahme eines Lagers zu erhalten. Das Einbringen eines Lagers in das Radlagerende kann durch Einpressen des Lagers in den hülsenförmigen Durchzug erfolgen.
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In einer Ausführungsform werden bei dem mechanischen Aufweiten beidseits des Radlenkerendes hervorstehende Kragen geformt. Die Lagerhülse weist eine Innenfläche auf, welche als Lageraufnahmefläche für ein Lager dienen kann. Diese Lageraufnahmefläche kann durch die geformten Kragen erweitert werden.
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In einer Ausführungsform erfolgt das mechanische Aufweiten des Durchbruchs mittels eines feststehenden Stößels oder eines rotierenden Stößels oder eines Rollier-werkzeugs. Allen Werkzeugen ist gemein, dass sie mit einem im Vergleich zum Material des Radlenkerkörpers härteren Werkzeugkopf das Material des Radlenkerkörpers inkrementell plastisch verformen können. Dadurch kann eine präzise Formung der Lagerhülsen in den Radlenkerenden gewährleistet werden.
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In einer Ausführungsform wird, vor dem Erzeugen eines Durchbruchs in dem Radlenkerende, das Radlenkerende durch Plätten plastisch verformt. Das initiale Plätten vergrößert die Außenfläche des Radlenkerendes, sodass bei dem nachfolgenden Aufweiten der Durchbrüche durch inkrementelles Umformen mit einem der vorgenannten Werkzeuge weniger Material verbracht werden muss. Dadurch kann die Formung der Lagerhülsen in den Radlenkerenden beschleunigt werden und es ergibt sich eine vorteilhafte Reduzierung der Herstellungszeit für einen Radlenker.
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Weitere Ausführungsbeispiele der Offenbarung werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 einen Radlenker gemäß einer Ausführungsform; und
- 2 ein Verfahren zur Herstellung eines Radlenkers gemäß einer Ausführungsform.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Radlenkers 100 mit einem einteiligen Radlenkerkörper 101, welcher ein erstes Radlenkerende 103, ein zweites Radlenkerende 104 sowie einen Verbindungsabschnitt 105, welcher das erste Radlenkerende 103 und das zweite Radlenkerende 104 verbindet, aufweist. Der einteilige Radlenkerkörper 101 erstreckt sich entlang einer Radlenkerlängsachse 107. In dem ersten Radlenkerende 103 ist ein hülsenförmiger Durchzug 109 geformt und das erste Radlenkerende 103 ist zu einer Lagerhülse 111 für die Aufnahme eines Lagers aufgebaucht, um einen Durchmesser des hülsenförmigen Durchzugs 109 und eine Länge des hülsenförmigen Durchzugs quer zu der Radlenkerlängsachse 107 über die Abmessungen des Verbindungsabschnitts 105 hinaus zu vergrößern.
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Des Weiteren ist in dem zweiten Radlenkerende 104 ein weiterer hülsenförmiger Durchzug 110 geformt und das zweite Radlenkerende 104 ist zu einer weiteren Lagerhülse 112 für die Aufnahme eines weiteren Lagers aufgebaucht.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ändert sich der Querschnitt des Radlenkerkörpers 101 in Richtung der Radlenkerenden 103 und 104, sodass der Übergang zwischen Radlenkerkörper 101 und Radlenkerende 103 und der Übergang zwischen Radlenkerkörper 101 und Radlenkerende 104 kantenfrei bzw. durchbruchsfrei ist.
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Der Festsitz eines Lagers in der Lagerhülse 111 ist über eine Mindestkontaktfläche zwischen Radlenkerende 103 und Außenfläche des Lagers bestimmt. Die Größe der Kontaktfläche zwischen Lager und Lagerhülse ist direkt proportional zu der Haltekraft, welche zwischen Lager und Lageraufnahme wirkt.
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2 zeigt ein Verfahren 200 zum Herstellen des Radlenkers 100 für die Aufnahme eines Lagers in einem Fahrzeug.
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Die Zwischenerzeugnisse des Radlenkers 100 sind als Querschnitt in einer Seitenansicht quer zur Lenkerlängsachse 107 gezeigt.
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Das Verfahren 200 umfasst das Erzeugen 201 eines Durchbruchs 203 in dem Radlenkerende 103. Optional wird ein weiterer Durchbruch 204 in dem weiteren Radlenkerende 104 erzeugt.
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Anschließend wird das mechanische Aufweiten 205 des Durchbruchs 203 und des Durchbruchs 204 durchgeführt. Bevorzugt während des Aufweitens 205 werden die Bereiche der Außenfläche 207 des Radlenkerendes 103, welche den Durchbruch 203 begrenzen, nach außen umgeformt, um einen hülsenförmigen Durchzug 109 für die Aufnahme eines Lagers zu erhalten. In einer Ausführungsform können die Bereiche der Außenfläche 207 des Radlenkerendes 103, welche den Durchbruch 203 begrenzen, nach dem Aufweiten 205 außen umgeformt werden.
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In einer Ausführungsform werden während des Aufweitens 205 die Bereiche der Außenfläche 208 des Radlenkerendes 104 nach außen umgeformt, um einen hülsenförmigen Durchzug 110 für die Aufnahme eines weiteren Lagers zu erhalten.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Aufweiten 205 der Durchbrüche 203, 204 durch inkrementelles plastisches Verformen.
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Die nach außen umgeformten Bereiche, können umlaufende Kragen bilden, welche die hülsenförmigen Durchzüge 109 und 110 umranden. Die Außenseiten der Kragen können konkav geformt sein.
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Das Umformen der Radlenkerenden 103 und 104 kann auch nur einen Teil des Materials des Radlenkerendes umfassen, sodass nichtverformte Bereiche die hülsenförmigen Durchzüge 109 und 110 in den Radlenkerenden 103 und 104 umgeben können.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Radlenker
- 101
- Radlenkerkörper
- 103
- Erstes Radlenkerende
- 104
- Zweites Radlenkerende
- 105
- Verbindungsabschnitt
- 107
- Radlenkerachse
- 109
- Durchzug
- 110
- Durchzug
- 111
- Lagerhülse
- 112
- Lagerhülse
- 200
- Verfahren zur Herstellung eines Radlenkers
- 201
- Erzeugen eines Durchbruchs
- 203
- Durchbruch
- 204
- Durchbruch
- 205
- Mechanisches Aufweiten
- 207
- Außenfläche
- 208
- Außenfläche
