DE102018101981A1 - Stabilizer for a wheel suspension of a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stabilisator (1) für eine Radaufhängung von Rädern einer Achse eines Kraftfahrzeugs mit im Wesentlichen U-förmiger Gestalt mit einem in Einbaulage quer ausgerichteten Mittelteil (2) und sich jeweils endseitig am Mittelteil (2) abgewinkelt anschließenden Längsarmen, wobei der Stabilisator (1) aus mehreren Segmenten (5, 6, 7) gebaut ausgebildet ist. Um die Fertigung kostengünstig und mit geringem Ausschuss herzustellen, sind zumindest zwei Segmente (5, 6, 7) mittels eines Innenhochdruckumformverfahrens miteinander formschlüssig verbunden.The invention relates to a stabilizer (1) for a suspension of wheels of an axle of a motor vehicle having a substantially U-shaped configuration with a transversely aligned middle part (2) and each angled at the middle part (2) subsequent longitudinal arms, wherein the stabilizer (1) is constructed of several segments (5, 6, 7). In order to produce the production cost-effectively and with little waste, at least two segments (5, 6, 7) are connected to one another in a form-fitting manner by means of a hydroforming process.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stabilisator für eine Radaufhängung von Rädern einer Achse eines Kraftfahrzeugs mit im Wesentlichen U-förmiger Gestalt mit einem in Einbaulage quer ausgerichteten Mittelteil und sich jeweils endseitig am Mittelteil abgewinkelt anschließenden Längsarmen, wobei der Stabilisator aus mehreren Segmenten gebaut ausgebildet ist.The invention relates to a stabilizer for a suspension of wheels of an axle of a motor vehicle having a substantially U-shaped configuration with a transversely aligned in the installed position middle part and each end at the central part angled subsequent longitudinal arms, wherein the stabilizer is constructed of several segments.

Gattungsgemäße Stabilisatoren sind zur torsionselastischen Verbindung zweier Radaufhängungen einer Achse eines Kraftfahrzeugs seit längerer Zeit bekannt. Hierbei kann ein quer zur Fahrtrichtung an der Karosserie verdrehbar aufgenommenes Mittelteil und endseitig am Mittelteil jeweils ein Längsarm vorgesehen sein, der drehfest mit dem Mittelteil verbunden ist. Hierbei kann ein gattungsgemäßer Stabilisator mehrteilig aus zusammengeschweißten oder gebogenen Segmenten aus Metall gebildet sein. Als Rohmaterial sind hochlegierte Stähle und damit kostenintensive Stähle vorgesehen. Die als Stahlrohre eingesetzten Rohmaterialien werden in einem aufwendigen Biegeverfahren gebogen und anschließend einer Wärmebehandlung unterzogen. Die Flansche zur Aufnahme der Radaufhängungen sind angeschweißt. Durch den Biegeprozess ist die Fehlerrate hoch, durch Schweißvorgänge können Bruchstellen auftreten. Weiterhin können gattungsgemäße Stabilisatoren wie beispielsweise aus der Druckschrift GB 2 523 664 A bekannt, aus einem Metall-/Kunststoffverbund herstellt sein, wobei aus Kunststoff hergestellte Segmente mit aus Stahl hergestellten Segmenten abwechseln.Generic stabilizers are known for torsionally elastic connection of two suspensions of an axle of a motor vehicle for some time. Here, a transversely to the direction of travel on the body rotatably received middle part and the end of the middle part in each case a longitudinal arm may be provided which is rotatably connected to the central part. In this case, a generic stabilizer may be formed in several parts from welded or bent segments of metal. The raw material used is high-alloy steels and thus cost-intensive steels. The raw materials used as steel pipes are bent in a complex bending process and then subjected to a heat treatment. The flanges for mounting the wheel suspensions are welded. Due to the bending process, the error rate is high, fractures can occur due to welding processes. Furthermore, generic stabilizers such as from the document GB 2 523 664 A known to be made of a metal / plastic composite, wherein segments made of plastic alternate with segments made of steel.

Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines gattungsgemäßen Stabilisators. Insbesondere soll ein Stabilisator vorgeschlagen werden, der einfach herzustellen und kostengünstig ist.The object of the invention is the development of a generic stabilizer. In particular, a stabilizer is to be proposed, which is easy to manufacture and inexpensive.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von diesem abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.The object is solved by the subject matter of claim 1. The dependent claims give advantageous embodiments of the subject matter of claim 1 again.

Der vorgeschlagene Stabilisator dient der Radaufhängung von Rädern einer Achse eines Kraftfahrzeugs mit im Wesentlichen U-förmiger Gestalt. In Einbaulage ist ein quer zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs ausgerichtetes Mittelteil vorgesehen, an dem sich jeweils endseitig abgewinkelt Längsarme anschließen. Hierbei ist der Stabilisator aus mehreren Segmenten gebaut ausgebildet. Zumindest zwei Segmente, bevorzugt alle Segmente sind mittels eines Innenhochdruckumformverfahrens miteinander formschlüssig verbunden.The proposed stabilizer is used to the wheel suspension of wheels of an axle of a motor vehicle having a substantially U-shaped configuration. In installation position, a transversely oriented to the direction of travel of the motor vehicle central part is provided, followed by each end-angled longitudinal arms join. Here, the stabilizer is constructed of several segments. At least two segments, preferably all segments are positively connected to each other by means of a hydroforming process.

Das von der Erfindung ebenfalls umfasste Verfahren dient der Herstellung eines Stabilisators aus mehreren Segmenten, welche mittels Anwendung von Innendruckumformung durch Anlegen von Hochdruck in den rohrförmigen Segmenten hergestellt werden. Beispielsweise werden bei Innendrücken von 600 bar und hohen Temperaturen zwei ineinander gesteckte Segmente miteinander formschlüssig verbunden. Dieses Verfahren ermöglicht die Herstellung von Stabilisatoren mit einfachen und kostengünstigen, das heißt beispielsweise mit geringen Biegeradien und nieder legierten Stählen versehenen Segmenten. Dadurch kann die Zuverlässigkeit gesteigert und die Fehlerrate erniedrigt werden. Die Biegeprozesse können durch Verwendung mehrerer Segmente vereinfacht werden. Aufgrund der kleineren Biegeradien bei mehreren Segmenten können geringer legierte und damit kostengünstigere Stähle verwendet werden. Weiterhin können je nach Anwendung für unterschiedliche Bereiche des Stabilisators unterschiedliche Materialien vorgesehen sein. Beispielsweise können die Steifigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Haltbarkeit und/oder dergleichen damit auf jede einzelne Anwendung zuschnitten werden.The method also encompassed by the invention is to produce a multi-segment stabilizer which is made by applying internal pressure forming by applying high pressure in the tubular segments. For example, at internal pressures of 600 bar and high temperatures two nested segments are positively connected to each other. This method enables the production of stabilizers with simple and inexpensive, that is, for example, provided with low bending radii and low-alloyed steels segments. As a result, the reliability can be increased and the error rate can be lowered. The bending processes can be simplified by using multiple segments. Due to the smaller bending radii for several segments, less alloyed and therefore less expensive steels can be used. Furthermore, depending on the application, different materials may be provided for different regions of the stabilizer. For example, rigidity, corrosion resistance, durability, and / or the like can be tailored to each individual application.

Bei dem vorgeschlagenen Stabilisator und dessen Herstellungsverfahren handelt es sich daher um eine vorteilhafte Möglichkeit, unterschiedliche Materialien und Materialformen miteinander zu kombinieren, so dass ein Stabilisator kundenspezifisch vorgesehen werden kann, ohne durch Materialgrenzen bezüglich der Biegeradien, Biegefestigkeit und dergleichen begrenzt zu sein. Vielmehr können standardisierte Segmente vorgehalten und zu Stabilisatoren mit vorgegebenen Maßen mittels Innenhochdruckumformverfahren vorgesehen sein.The proposed stabilizer and its method of manufacture is therefore an advantageous possibility to combine different materials and material forms, so that a stabilizer can be provided custom, without being limited by material limits with respect to the bending radii, bending strength and the like. Rather, standardized segments can be held and provided to stabilizers with predetermined dimensions by hydroforming process.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Stabilisators sind an Übergangsbereichen zumindest zwei Segmente passend ineinandergesteckt, wobei das innere Segment in eine Öffnung des anderen Segments radial mittels des Innenhockdruckumformverfahrens erweitert ist.According to an advantageous embodiment of the stabilizer, at least two segments are fittingly inserted into each other at transition regions, wherein the inner segment is expanded radially into an opening of the other segment by means of the internal high pressure forming process.

Beispielsweise zur Abdichtung der formschlüssig verbundenen Segmente, der zusätzlichen mechanischen Festigkeit und/oder dergleichen können die ineinander gesteckten Segmente miteinander verlötet, beispielsweise lasergelötet sein.For example, to seal the positively connected segments, the additional mechanical strength and / or the like, the nested segments can be soldered together, for example laser-soldered.

Zusätzlich können an den Segmenten mittels eines Spritzgießverfahrens Elemente aus Kunststoff angespritzt sein. Das Spritzgießverfahren kann vor, nach oder in bevorzugter Weise während der Anwendung des Innenhochdruckumformverfahrens angewendet werden. Beispielsweise können an dem Mittelteil mittels eines Spritzgussverfahrens Lagerelemente an dem Mittelteil angebracht sein.In addition, elements made of plastic can be molded onto the segments by means of an injection molding process. The injection molding process may be applied before, after, or preferably during application of the hydroforming process. For example, bearing elements can be attached to the central part by means of an injection molding process.

Die Erfindung wird anhand des in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:

  • 1 einen Teil eines Stabilisators in 3D-Ansicht,
  • 2 den oberen Teil zweier zu verbindender Segmente des Stabilisators der 1 vor der Anwendung des Innenhochdruckumformverfahrens im Schnitt,
  • 3 den oberen Teil zweier zu verbindender Segmente des Stabilisators der 1 während der Anwendung des Innenhochdruckumformverfahrens im Schnitt und
  • 4 den oberen Teil zweier miteinander mittels eines Innenhochdruckumformverfahrens verbundener Segmente des Stabilisators der 1 im Schnitt.
The invention is based on the in the 1 to 4 illustrated embodiment illustrated. Showing:
  • 1 a part of a stabilizer in 3D view,
  • 2 the upper part of two segments of the stabilizer to be connected 1 before the application of hydroforming in section,
  • 3 the upper part of two segments of the stabilizer to be connected 1 during the application of hydroforming in section and
  • 4 the upper part of two connected by means of a hydroforming process segments of the stabilizer of 1 on average.

Die 1 zeigt einen Teil des Stabilisators 1 in 3D-Darstellung. Das im Einbauzustand quer zur Fahrtrichtung eines Kraftfahrzeugs eingebaute Mittelteil 2 ist geteilt ausgebildet, wobei in der 1 lediglich ein Stabilisatorteil 3 des an dem Übergangsbereich 4 geteilten Stabilisators 1 dargestellt ist. An den Stabilisatorteil 3 schließt sich ein zweiter, im Wesentlich mit Ausnahme des Übergangsbereichs 4 symmetrisch ausgebildeter zweiter Stabilisatorteil an.The 1 shows a part of the stabilizer 1 in 3D. The installed in the installed state transverse to the direction of travel of a motor vehicle center part 2 is formed in a divided way, being in the 1 only one stabilizer part 3 at the transition area 4 divided stabilizer 1 is shown. To the stabilizer part 3 This is followed by a second, essentially with the exception of the transition area 4 Symmetrically trained second stabilizer part on.

Der Stabilisator ist aus mehreren Segmenten 5, 6, 7 gebildet, die mittels eines Innenhochdruckumformverfahrens miteinander formschlüssig verbunden sind. Hierzu sind die Segmente 5, 6, 7 jeweils an Übergangsbereichen 4, 8, 9 ineinandergesteckt. Durch partielles Erwärmen der Übergangsbereiche 4, 8, 9 bis zu einer plastischen Verformung des verwendeten Materials des inneren Segments 5, 7 und Hochdruckanwendungen von beispielsweise 600 bar in den rohrförmig ausgebildeten Segmenten 5, 6, 7 tritt eine radiale Umformung des inneren Segments 5, 7 in eine oder mehrere Öffnungen oder Ausnehmungen des äußeren Segments 6 unter Ausbildung eines Formschlusses auf. Der hierdurch gewonnene Formschluss zwischen den Segmenten 5, 6, 7 kann durch Verlöten der Übergangsbereiche 4, 8, 9 abgedichtet und/oder mechanisch verstärkt werden.The stabilizer is made up of several segments 5 . 6 . 7 formed, which are positively connected to each other by means of a hydroforming process. These are the segments 5 . 6 . 7 each at transition areas 4 . 8th . 9 inserted into each other. By partial heating of the transition areas 4 . 8th . 9 to a plastic deformation of the material used of the inner segment 5 . 7 and high pressure applications of, for example, 600 bar in the tubular segments 5 . 6 . 7 occurs a radial deformation of the inner segment 5 . 7 in one or more openings or recesses of the outer segment 6 under formation of a positive connection. The resulting positive connection between the segments 5 . 6 . 7 can by soldering the transition areas 4 . 8th . 9 sealed and / or mechanically reinforced.

Die 2 bis 4 zeigen in schematischer Darstellung einen typischen Verfahrensverlauf eines Innenhochdruckumformverfahrens anhand zweier Segmente 5, 6, wobei lediglich der obere Teil der in diesem Bereich rotationssymmetrischen Segmente 5, 6 dargestellt ist.The 2 to 4 show a schematic representation of a typical process profile of a hydroforming process based on two segments 5 . 6 , wherein only the upper part of the rotationally symmetric in this area segments 5 . 6 is shown.

Die 2 zeigt die ineinander gesteckten Segmente 5, 6 vor der Durchführung des Verfahrens. Im Übergangsbereich 8, in dem das Segment 5 in das Segment 6 gesteckt ist, weist das Segment 6 die Öffnung 10 auf.The 2 shows the nested segments 5 . 6 before carrying out the procedure. In the transition area 8th in which the segment 5 in the segment 6 is stuck, the segment points 6 the opening 10 on.

Die 3 zeigt die Segmente 5, 6 während des Verfahrens. Hierbei ist der Übergangsbereich 8 und ein zusätzlicher Erwärmungsbereich 11 bis auf die Erweichungstemperatur des Materials des Segments 5 erwärmt. Gleichzeitig wird in die rohrförmig ausgebildeten Segmente 5, 6 ein Hochdruck von beispielsweise 600 bar angelegt, so dass das Segment 5 die radiale Umformung 12 in die Öffnung 10 bildet. Zudem bildet sich an dem Erwärmungsbereich 11 die Umformung 13 aus, an der das Spritzgießwerkzeug 14 angesetzt ist und das Lagerelement 15 anformt. Das Spritzgießwerkzeug 14 baut dabei einen vergleichbaren Gegendruck zu dem Innendruck der Segmente 5, 6 auf. Es versteht sich, dass die Umformung 13 auch in anderer Weise hergestellt sein kann.The 3 shows the segments 5 . 6 during the procedure. Here is the transition area 8th and an additional heating area 11 to the softening temperature of the material of the segment 5 heated. At the same time in the tubular segments 5 . 6 a high pressure of for example 600 bar is applied, so that the segment 5 the radial deformation 12 in the opening 10 forms. In addition, forms at the heating area 11 the transformation 13 from where the injection mold 14 is attached and the bearing element 15 anformt. The injection mold 14 builds a comparable back pressure to the internal pressure of the segments 5 . 6 on. It is understood that the reshaping 13 can also be made in other ways.

Die 4 zeigt die fertiggestellte Formschlussverbindung zwischen den Segmenten 5, 6. Abschließend wird gegebenenfalls der Umfang des Übergangsbereichs 8 zwischen den beiden Segmenten 5, 6 mittels der Lotnaht 16 verschlossen.The 4 shows the finished positive connection between the segments 5 . 6 , Finally, if necessary, the scope of the transitional area 8th between the two segments 5 . 6 by means of the solder seam 16 locked.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Stabilisatorstabilizer
22
Mittelteilmidsection
33
Stabilisatorteilstabilizer part
44
ÜbergangsbereichTransition area
55
Segmentsegment
66
Segmentsegment
77
Segmentsegment
88th
ÜbergangsbereichTransition area
99
ÜbergangsbereichTransition area
1010
Öffnungopening
1111
Erwärmungsbereichheating area
1212
Umformungtransformation
1313
Umformungtransformation
1414
Spritzgießwerkzeuginjection mold
1515
Lagerelementbearing element
1616
Lotnahtsoldered seam

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • GB 2523664 A [0002]GB 2523664 A [0002]

Claims (4)

Stabilisator (1) für eine Radaufhängung von Rädern einer Achse eines Kraftfahrzeugs mit im Wesentlichen U-förmiger Gestalt mit einem in Einbaulage quer ausgerichteten Mittelteil (2) und sich jeweils endseitig am Mittelteil (2) abgewinkelt anschließenden Längsarmen, wobei der Stabilisator (1) aus mehreren Segmenten (5, 6, 7) gebaut ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Segmente (5, 6, 7) mittels eines Innenhochdruckumformverfahrens miteinander formschlüssig verbunden sind.Stabilizer (1) for a wheel suspension of wheels of an axle of a motor vehicle having a substantially U-shaped configuration with a transversely aligned in the installation position middle part (2) and each end at the central part (2) angled adjoining longitudinal arms, wherein the stabilizer (1) a plurality of segments (5, 6, 7) constructed constructed, characterized in that at least two segments (5, 6, 7) are positively connected to each other by means of a hydroforming process. Stabilisator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Segmente (5, 6, 7) passend ineinandergesteckt sind und das innere Segment (6) an einem Übergangsbereich (8) mittels einer Umformung in eine Öffnung (10) des anderen Segments radial erstreckt ist.Stabilizer (1) after Claim 1 , characterized in that the at least two segments (5, 6, 7) are fitting into one another and the inner segment (6) at a transition region (8) by means of a deformation in an opening (10) of the other segment extends radially. Stabilisator (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (5, 6) an dem Übergangsbereich (8) miteinander verlötet sind.Stabilizer (1) after Claim 2 , characterized in that the segments (5, 6) at the transition region (8) are soldered together. Stabilisator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Segment (5) des Mittelteils (2) mittels eines Spritzgussverfahrens zumindest ein Lagerelement (15) angebracht ist.Stabilizer (1) according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that on a segment (5) of the central part (2) by means of an injection molding at least one bearing element (15) is mounted.
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