DE102019122721A1

DE102019122721A1 - Fahrwerklenker und Verfahren zur Herstellung eines Fahrwerklenkers

Info

Publication number: DE102019122721A1
Application number: DE102019122721.6A
Authority: DE
Inventors: Stephan Meyer; Erik Walter; Frode Paulsen; Arne SCHNIEDERS
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2019-08-23
Filing date: 2019-08-23
Publication date: 2021-02-25
Also published as: CN112406437B; CN112406437A; US20210053408A1; US11571940B2

Abstract

Fahrwerkslenker 1 mit einem einstückig, materialeinheitlich ausgebildeten Grundkörper 2, welcher aus einem extrudierten Hohlprofil mit mehreren Hohlkammern 3-5 hergestellt ist, wobei der Grundkörper 2 mindestens eine Lageraufnahme 6, 11 aufweist, die den Grundkörper 2 durchsetzt, wobei eine erste Lageraufnahme 6 von einer der Hohlkammern 3 gebildet ist, wobei die erste Lageraufnahme 6 eine erste Lagerachse 11 besitzt, deren Richtung der Extrusionsrichtung E des die erste Lageraufnahme 6 bildendenden Hohlprofils entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrwerklenker, insbesondere einen Querlenker gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Lenkers gemäß dem Merkmal des Patentanspruchs 11.
Fahrwerklenker, die auch als Kraftfahrzeuglenker oder kurz als Lenker bezeichnet werden, sind üblicherweise in ein- oder mehrschaliger Blechbauweise oder als geschmiedetes Bauteil in Form eines Schmiedelenkers ausgeführt. Ein solcher Fahrwerklenker besitz typischerweise einen Grundkörper mit Lageraufnahmen für 2 bis 3 Lager.
Die DE 10 2006 051 609 A1 offenbart einen Querlenker, der als zweiteiliges Schweißbauteil ausgebildet ist. Zwei Schalenelemente greifen formschlüssig ineinander und werden schweißtechnisch gefügt. Die Herstellung eines solchen Lenkers ist relativ aufwendig, da die verschiedenen Bauteile separat hergestellt und präzise gefügt werden müssen. Dadurch werden erhöhte Anforderungen an die Genauigkeit der Geometrie der zu fügenden Bauteile gestellt. Zudem bedingen Schweißstellen thermische Einflusszonen, die den Werkstoff potentiell schwächen.
Es zählen durch die DE 10 2010 006 284 A1 auch Querlenker in Gußbauweise zum Stand der Technik. Die Gußbauweise ist günstig in der Herstellung, jedoch sind Mindestwanddicken erforderlich, die zu einem erhöhten Eigengewicht führen können. Es ist eine aufwändigerer mechanische Nachbearbeitung erforderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftfahrzeuglenker mit geringem Gewicht aufzuzeigen, der einfach und kostengünstig in der Herstellung ist. Ferner soll ein geeignetes Herstellungsverfahren für einen solchen Fahrzeuglenker aufgezeigt werden.
Der gegenständliche Teil der Aufgabe wird durch einen Fahrzeuglenker mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 11 löst die vorgenannte Aufgabe.
Vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Der erfindungsgemäße Fahrwerklenker besitzt einen einstückig, materialeinheitlich ausgebildeten Grundkörper. Der Grundkörper besteht aus einem extrudierten Hohlprofil mit mehreren Hohlkammern. Der Grundkörper weist mindestens eine Lageraufnahme auf, die den Grundkörper durchsetzt.
Diese Lageraufnahme ist eine erste Lageraufnahme des Fahrwerklenkers. Sie wird von einer der Hohlkammern des extrudierten Hohlprofils gebildet. Die erste Lageraufnahme besitzt eine erste Lagerachse, deren Richtung der Extrusionsrichtung des die erste Lageraufnahme bildenden Hohlprofils im Bereich der Lageraufnahme entspricht.
Das extrudierte Hohlprofil wird bereits im Extrudiervorgang so gestaltet, dass der Querschnitt einer der mehreren Hohlkammern als Lageraufnahme dient. Hierzu besitzt die Hohlkammer vorzugsweise einen kreisrunden Innenquerschnitt. Insbesondere muss der Querschnitt dieser Hohlkammer nicht materialabhebend nachgearbeitet werden. Dadurch ist die Herstellung des Fahrwerklenkers kostengünstig. Die Hohlkammer weist aufgrund des Herstellungsverfahrens des extrudierten Profils in eine vorgegebene Richtung. Diese Richtung wird als Extrusionsrichtung bezeichnet. Diese Extrusionsrichtung bleibt auch dann erhalten, wenn der Fahrwerklenker bzw. der Grundkörper nach dem Extrudieren in Teilbereichen gebogen wird. Die Extrusionsrichtung ist nach dieser Biegebearbeitung keine Gerade mehr. Innerhalb der Lageraufnahme bleibt die Lagerachse allerdings eine Gerade. Sie weist in die Extrusionsrichtung im Bereich dieser Lageraufnahme.
Es sind im Bereich dieser Hohlkammer angepasste Wandstärken möglich, die durch die Profilgebung beim Extrusionsverfahren erzeugt werden können. Dadurch besitzt der Fahrwerklenker gleichzeitig ein geringes Gewicht.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper eine zweite Lageraufnahme in einem ersten Endabschnitt des Grundkörpers besitzt, welche eine zweite Lagerachse aufweist. Die Richtung der Lageraufnahme kann von der Extrusionsrichtung abweichen. Die Lageraufnahme kann auch ein Pin sein, also ein Lagerzapfen. In diesem Fall kann die Extrusionsrichtung bei Bedarf mit der Lagerachse des Pins zusammenfallen. Der Lagerzapfen ist einstückig an dem Grundkörper ausgebildet.
Der Fahrwerklenker kann ein Stablenker sein. Ein Stablenker benötigt eine zweite Lageraufnahme, um die angeschlossenen Bauteile miteinander zu koppeln. Bei dem erfindungsgemäßen Fahrwerklenker ist vorgesehen, dass eine zweite Lageraufnahme eine zweite Lagerachse aufweist, deren Richtung von der Extrusionsrichtung abweicht. Insbesondere steht die zweite Lagerachse senkrecht zur Extrusionsrichtung. Die zweite Lageraufnahme in dem ersten Endabschnitt wird nach dem Herstellen des Hohlprofils durch materialabhebende Bearbeitung hergestellt, Beispielsweise wird eine Öffnung, insbesondere eine Bohrung quer zum Hohlprofil eingebracht. Die Lagerachsen entsprechen bei eingepressten Lagern der jeweiligen Einpressrichtung.
Die Erfindung schließt nicht aus, auch die zweite Lageraufnahme in einer weiteren Hohlkammer auszubilden, wobei die Lagerachse dieser zweiten Lageraufnahme auch in Extrusionsrichtung weist. Es kann jedoch aus kinematischen Gründen erforderlich sein, Lagerachsen in unterschiedlichen Raumrichtungen vorzusehen. Die Erfindung geht davon aus, dass wenigstens eine der Lagerachsen mit der Extrusionsrichtung der jeweiligen Lageraufnahme zusammenfällt.
Der Fahrwerklenker kann als Dreiecklenker mit drei Lagern ausgeführt sein, Erfindungsgemäß besitzt er eine Lageraufnahme in einem zweiten Endabschnitt des Grundkörpers. Ein Mittelabschnitt mit der ersten Lageraufnahme befindet sich zwischen den beiden Endabschnitten. Der Grundkörper weist einen ersten Schenkel auf, der sich von dem ersten Endabschnitt zu dem Mittelabschnitt erstreckt. Ferner weist der Grundkörper einen zweiten Schenkel auf, der sich von dem zweiten Endabschnitt zu dem Mittelabschnitt erstreckt. Es wird als vorteilhaft angesehen, ein separat gefertigtes Lager über die dritte Lageraufnahme mit dem Dreiecklenker zu verbinden. Bei einer Lageraufnahme in Form einer Lageranbindung kann die Lagerachse von der Orientierung der Lageranbindung abweichen, z. B. senkrecht zu ihr stehen. Die Lageraufnahme kann insbesondere ein Wandabschnitt sein, an dem ein beliebiges Lager befestigt werden kann.
Der Grundkörper besitzt als Hohlprofil vorzugsweise gegenüberliegende, vorzugsweise parallele Wände und die Wände miteinander verbindende Stege. Dadurch werden die Hohlkammern des Grundkörpers ausgebildet. Die Stege haben eine Längserstreckung. Durch das Extrusionsverfahren entspricht die Längserstreckung der Stege der Extrusionsrichtung. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Stege in Längsrichtung des ersten Schenkels orientiert sind. Das bedeutet, dass sie auch der Extrusionsrichtung der Längsrichtung des ersten Schenkels entsprechen. Dementsprechend verlaufen die Stege im Wesentlichen quer zum zweiten Schenkel, wenn dieser im Winkel zum ersten Schenkel angeordnet ist.
Ein Fahrwerklenker unterliegt lokal stark unterschiedlichen Belastungen. Daher besitzen die mindestens zwei Stege des Hohlprofils bevorzugt eine voneinander abweichende Dicke. In höher belasteten Bereichen ist die Dicke des wenigstens einen dort angeordneten Stegs größer als die Dicke eines Stegs in einem weniger belasteten Bereich des Fahrwerklenkers. Der Ausdruck „Dicke“ bezeichnet die mittlere Dicke eines Stegs, der sich zwischen zwei gegenüberliegenden Wänden erstreckt. Die Dicke eines einzelnen Stegs ist streng genommen über seine Erstreckung von Wand zu Wand nicht konstant. Es sind aus fertigungstechnischen Gründen immer Übergangsradien zwischen einem Steg und der jeweiligen Innenseite der Wand vorhanden. Die Dicke bezeichnet die mittlere Dicke des Steges und insbesondere die Dicke im mittleren Bereich des Steges, wobei davon ausgegangen wird, dass der Steg seine geringste Dicke im mittleren Bereiche hat, und dass die Dicke zu den Enden des Steges hin leicht zunehmen kann. Eine unterschiedliche Dicke liegt insbesondere dann vor, wenn der Unterschied größer als 5 %, insbesondere größer als 10 % und vorzugsweise größer als 20 % ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens ein Steg im ersten Schenkel angeordnet ist und wenigstens ein Steg im zweiten Schenkel angeordnet ist. Dabei soll der Steg im ersten Schenkel bevorzugt eine größere Dicke besitzen als der Steg im zweiten Schenkel. Der Steg im ersten Schenkel ist gleichzeitig die Abgrenzung zwischen derjenigen Hohlkammer, die als Lageraufnahme dient und der benachbarten Hohlkammer, die folglich im Bereich des Mittelabschnittes angeordnet ist und sich bis in den zweiten Schenkel fortsetzt.
Es ist möglich, mehr als zwei Hohlkammern vorzusehen. Vorzugsweise befinden sich in diesem Fall im Bereich des Mittelabschnitts und insbesondere im Bereich des ersten Schenkels mehrere Hohlkammern bzw. Stege. Dickere Stege und geringere Abstände zwischen benachbarten Stegen führen zu einer signifikanten Aussteifung des Fahrwerklenkers. Dadurch können insbesondere im Bereich des ersten Schenkels auch bei einer ausgesprochen kostengünstig herzustellenden Leichtbauweise sehr hohe Belastungen aufgefangen werden.
Der wenigstens eine Steg im ersten Schenkel kann gleichzeitig den Randbereich des ersten Schenkels bilden. Er kann hierzu im Randbereich des ersten Schenkels angeordnet sein. Der Begriff „Randbereich“ bezeichnet nicht nur die äußerste Kante bzw. Längsseite einer Wand, sondern auch den Bereich, der sich in geringem Abstand (< 50 % der Breite des Schenkels) von der Längsseite befindet. Insbesondere ist der Steg ein wenig von der äußeren Längsseite zurückversetzt. Der Abstand des Steges zur herausgearbeiteten Längskante des Schenkels ist mindestens so groß, dass bei einem Eingriff mit einem materialabhebenden Werkzeug, insbesondere einem Fräswerkzeug, keine Gefahr besteht, dass der jeweilige Steg mit dem Fräswerkzeug in Kontakt kommt. Dadurch, dass die Stege bevorzugt möglichst im Randbereich, also relativ weit außen, angeordnet sind, wird das Flächenträgheitsmoment des Grundkörpers und damit der Widerstand gegen Torsion erhöht.
In einer Weiterbildung der Erfindung können gegenüberliegende Wände des Grundkörpers in einem Randbereich des Grundkörpers zumindest bereichsweise, umgebogen sein und zwar derart, dass die so umgebogenen, freien Enden der Wände aufeinander zu weisen. Dadurch wird der Grundkörper zusätzlich geschlossen. Die aufeinander zu weisenden Enden können miteinander gefügt sein, insbesondere durch stoffschlüssige Verbindung (Schweißen, Löten, Kleben). Zudem kann durch das Umbiegen der Wände in Nachbarschaft zu einem Steg der jeweilige Randbereich der Grundkörper signifikant ausgesteift werden. Beim Umbiegen der Enden kann insbesondere ein den Enden benachbarter Steg als Widerlager für die Umformkräfte dienen, was das Umformen vereinfacht. Ein weiterer Vorteil ist, dass nach dem Material abhebenden Bearbeiten eine Randkontur geschaffen werden kann, die einen Verlauf teilweise senkrecht zur Extrusionsrichtung hat. Die umgebogenen Randbereiche können senkrecht oder allgemein im Winkel zur Extrusionsrichtung verlaufen und damit im Winkel zu den Stegen. Das verbessert die Steifigkeit des Grundkörpers signifikant.
Damit Kräfte im Bereich der zweiten Lageraufnahme noch besser übertragen werden können, ist es von Vorteil, wenn die zweite Lageraufnahme den Grundkörper derart durchsetzt, dass der Verlauf wenigstens eines der Stege im Grundkörper durch die Lageraufnahme unterbrochen ist. Der wenigstens eine Steg ist vorzugsweise so angeordnet und orientiert, dass er die Lageraufnahme schneidet. Insbesondere schneiden mehrere der Stege die Lageraufnahme. Dadurch besteht beiderseits der Lageraufnahme eine Verbindung zwischen den Wänden. Die Lageraufnahme durchsetzt insbesondere beide einander gegenüberliegende Wände. Eine in die Lageraufnahme eingesetzte Lagerhülse kann die zu übertragenen Kräfte nicht nur auf die Wände, sondern auch auf die Stege übertragen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines solchen Fahrwerklenkers zeichnet sich dadurch aus, dass zunächst ein Grundkörper mit einem extrudierten Hohlprofil bereitgestellt wird. Das Hohlprofil soll mehrere durch die Extrusionen hergestellte Hohlkammern unterschiedlichen Querschnitts besitzen. Eine der Hohlkammern wird dafür genutzt, eine Lageraufnahme zu bilden. Zur Materialersparnis ist vorgesehen, dass eine randseitige Hohlkammer durch Entfernen von Material des Hohlprofils zur Ausbildung einer ersten Lageraufnahme verkürzt wird.
Eine randseitige Hohlkammer eignet sich insbesondere zur Ausbildung einer Lageraufnahme, weil dadurch das Lager möglichst exponiert am Hohlprofil angeordnet ist. Fertigungstechnisch bedingt besitzt das Hohlprofil nach dem Extrudieren Hohlkammern einheitlicher Länge. Für eine Lageraufnahme ist es nicht erforderlich, dass die Länge der Lageraufnahme der Länge des gesamten Fahrwerklenkers entspricht. Daher ist vorgesehen, randseitiges Material des Grundkörpers im Bereich dieser Hohlkammer zu entfernen und dadurch die Lageraufnahme nur so lang wie nötig zu gestalteten. Dadurch wird eine maximale Gewichtsersparnis mit einem kostengünstigen Fertigungsverfahren kombiniert.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird das extrudierte Hohlprofil in seine Endform gebogen. Wie bereits erläutert wurde, kann das Hohlprofil nach dem Extrudieren gebogen werden, so dass seine Extrusionsachse im Längsverlauf des Fahrwerklenkers keine Gerade mehr ist, sondern einen gebogenen Verlauf aufweist. Das Biegen in seine Endform kann vor und/oder nach dem randseitigen Materialabheben erfolgen. Durch das Biegen kann ein erster, in Extrusionsrichtung verlaufender Schenkel in die gewünschte Position gebracht werden. Es schließt sich der Mittelabschnitt an und an den Mittelabschnitt im Winkel zur Extrusionsrichtung der zweite Schenkel. Der Grundkörper ist im Wesentlichen L-förmig mit stumpfem Winkel.
In einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass eine zweite Lageraufnahme in dem Hohlprofil ausgebildet wird, welche den Grundkörper quer zur Extrusionsrichtung durchsetzt. Bei der materialabhebenden Bearbeitung wird im Bereich der zweiten Lageraufnahme mindestens ein sich zwischen gegenüberliegenden Wänden des Hohlprofils erstreckender Steg entfernt. Vorzugsweise handelt es sich um zwei oder mehr Stege, die im Bereich der Lageraufnahme entfernt werden. Die Stege dienen zur besseren Kraftübertragung von der Lageraufnahme auf die angrenzenden Bereiche des Grundkörpers. Die Lageraufnahmen können nach dem Stanzen zusätzlich etwas aufgeweitet werden.
Als weitere den Grundkörper aussteifende Maßnahme können dessen Randbereiche zumindest bereichsweise umgebogen werden, so dass die freien Enden der gegenüberliegenden Wände aufeinander zu weisen. Dadurch entsteht eine weitere gegenseitige Abstützung aller Wände. Zusätzlich können die zueinander gebogenen Wände stirnseitig miteinander gefügt werden, insbesondere durch ein Schmelzschweißverfahren.
Schließlich ist in einer Weiterbildung vorgesehen, dass an einem freien Endbereich des zweiten Schenkels eine gabelförmige Lageraufnahme ausgebildet wird. Die Gestaltungsform ergibt sich durch die beabstandeten Wände. Es erfolgt lediglich eine randseitige Konturgebung durch Material abhebende Bearbeitung. Ein Lager wird über mindestens ein Verbindungselement mit der Lageraufnahme verbunden. Bei dem Lager kann es sich beispielsweise um ein Gussbauteil oder Schmiedebauteil handeln. Bevorzugt befinden sich in der gabelförmigen Lageraufnahme mehrere Verbindungselemente, die sowohl die gabelförmige Lageraufnahme durchsetzen, als auch einen Befestigungsabschnitt des Lagers, der in die gabelförmige Lageraufnahme fasst. Insbesondere sind die besagten Bauteile miteinander vernietet. Die Verbindungselemente sind in diesem Fall Nieten.
Der erfindungsgemäße Fahrwerklenker hat den Vorteil, dass seine Steifigkeit mittels unterschiedlich dicker Stege gezielt eingestellt werden kann. Die Stege können auch als Versteifungsrippen bezeichnet werden. Das zusätzliche randseitige Biegen bzw. Umstellen der Wände, die auch als Boden oder Decke des Fahrwerklenkers bezeichnet werden können, sind ein wichtiger Aspekt, um die Steifigkeit zusätzlich zu erhöhen. Das Biegen der Wände erfolgt insbesondere im Bereich des inneren Radius des Fahrwerklenkers, d. h. im Bereich des stumpfen Winkels (90° < Winkel < 180°), in dem seine beiden Schenkel zueinander stehen.
Eine weitere Kostenreduktion ergibt sich dadurch, dass der Grundkörper als linker sowie als rechter Fahrwerklenker verwendet werden kann. Zusätzlich ist es durch die modulare Bauweise möglich, spezielle Lagerbauteile im Bereich der gabelförmigen Lageraufnahme mit dem Fahrwerklenker zu verbinden, insbesondere können Kugelgelenke kostengünstig zugekauft und mit dem Fahrwerklenker verbunden werden. Insbesondere ist durch die Verwendung separater Lagerbauteile ein Materialmix möglich. Der Grundkörper bzw. dadurch auch die gabelförmige Lageraufnahme kann aus einem Aluminiumwerkstoff bestehen, während das Lagerbauteil aus Stahl bestehen kann. Für den Grundkörper werden insbesondere Aluminiumlegierungen der 6000er und 7000er Reihe verwendet. Es ist bei einem Grundkörper aus diesen Werkstoffen möglich, Lager ohne Verwendung von zusätzlichen Lagerhülsen direkt in die Lageraufnahmen zu pressen.
Die Wände und die dünneren Stege des Grundkörpers können eine Dicke von jeweils 5-8 mm haben, während die Dicke des einen Stegs oder der mehreren Stege im Mittelabschnitt, bzw. im Bereich des ersten Schenkels bevorzugt mindestens 20 % größer ist als die Dicke des dünneren Steges im zweiten Schenkel. Einzelne Stege können beispielsweise 10 mm dick sein während die Wände 5-8 mm dick sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

1 Eine perspektivische Darstellung eines Fahrwerklenkers;
2 Einen Grundkörper des Fahrwerklenkers der 1 in perspektivischer Darstellung;
3 Den Grundkörper der 2 im horizontalen Längsschnitt;
4 Den Grundkörper der 2 in einer Ansicht von schräg unten;
5 Den Grundkörper der 3 und 4 in einer Seitenansicht in Blickrichtung einer ersten Lagerachse;
6 in vergrößerter Darstellung ein Detail des Grundkörpers in perspektivischer Darstellung und
7 eine weitere Ausführungsform in perspektivischer Ansicht.

Die 1 zeigt einen Fahrwerklenker 1 in Form eines Dreiecklenkers. Der Fahrwerklenker 1 umfasst einen einstückig materialeinheitlich ausgebildeten Grundkörper 2. Der Grundkörper 2 ist aus einem extrudierte Hohlprofil hergestellt. Die Darstellung der 2 zeigt den Grundkörper 2 ohne Anbauteile. Das extrudierte Hohlprofil weist mehrere Hohlkammern 3 bis 5 auf (2). Die in der Bildebene linke Hohlkammer 3 ist zugleich als Lageraufnahme 6 ausgebildet. Diese Lageraufnahme 6 durchsetzt den Grundkörper 2. Sie bildet die erste Lageraufnahme 6. Die erste Lageraufnahme 6 besitzt eine erste Lagerachse L1. Diese erste Lagerachse L1 verläuft parallel zur geschlossenen Wand der hohlzylindrischen Hohlkammer 6. Damit entspricht die Richtung der Lagerachse L1 der Extrusionsrichtung E. Zur Veranschaulichung der (lokalen) Extrusionsrichtung ist diese in der Nähe der Lageraufnahme 6 eingezeichnet.
Der Grundkörper 2 ist im Wesentlichen L-förmig konfiguriert. Er besitzt einen Mittelabschnitt 7 mit der ersten Lageaufnahme 6. An den Mittelabschnitt 7 schließt sich einerseits ein erster Schenkel 8 an sowie andererseits ein zweiter Schenkel 9. Die beiden Schenkel 8, 9 stehen in einem stumpfen Winkel zueinander und besitzen einen gerundeten Übergangsbereich. Gegenüberliegend zu dem konkav gerundeten Übergangsbereich befindet sich die erste Lageraufnahme 6. In einem ersten Endabschnitt 10 des ersten Schenkels 8 befindet sich eine zweite Lageraufnahme 11. Die zweite Lageraufnahme 11 durchsetzt den Grundkörper 2 (2). Sie besitzt eine Lagerachse L2, deren Richtung von der Extrusionsrichtung E abweicht. Insbesondere steht die zweite Lagerachse L2 senkrecht zur Extrusionsrichtung E. Die zweite Lageraufnahme 11 ist im Querschnitt kreisrund.
Die Lageraufnahme 11 durchsetzt den Grundkörper 2 in der Abbildung von oben nach unten, d. h. von seiner Oberseite 12, wie sie in 1 zu erkennen ist bis zu seiner Unterseite 13, wie sie in der 4 gezeigt ist. Die Oberseite 12 und die Unterseite 13 sind eben, wenn man von derjenigen Hohlkammer 3 absieht, welche die erste Lageraufnahme 6 bildet. Der Durchmesser dieser ersten Lageraufnahme 6 ist innen und außen größer als der Abstand zwischen der Oberseite 12 und der Unterseite 13. Der Grundkörper 2 des Fahrwerklenkers 1 ist daher überwiegend wesentlich schmaler, als die extrudierte erste Lageraufnahme 6. Die 5 zeigt in einer Seitenansicht in Blickrichtung auf die erste Lageraufnahme 6, dass der Durchmesser der Lageraufnahme 6 wesentlich größer ist als die Dicke des Grundkörpers 2 in den übrigen Bereichen.
An einem zweiten Endabschnitt 14, der sich am zweiten Schenkel 9 im Abstand vom Mittelabschnitt 7 befindet, ist eine dritte Lageraufnahme 15 angeordnet. Sie weist eine Gabelung am Endabschnitt 14 auf. Sie wird von zwei gegenüberliegenden Wänden 16, 17, welche die Oberseite 12 bzw. die Unterseite 13 des Fahrwerklenkers 1 begrenzen. Die Wände 16, 17 verlaufen parallel zueinander. Die Wände 16, 17 sind über einen ersten Steg 18 miteinander verbunden. Dieser Steg 18 befindet sich im Abstand von dem äußeren Ende des Endabschnitts 14, sodass die Wände 16, 17 über den Steg 18 hinaus in den Bereich des Endabschnitts 14 fortgesetzt sind und damit die gegabelte Lageraufnahme 15 bilden.
Die 1 zeigt, dass in die Lageraufnahmen 6, 11 Lager 19, 20, eingepresst bzw., dass ein Lager 21 an der Lageraufnahme 15 befestigt ist. Es handelt sich jeweils um Gummi-Metalllager.
Das Lager 21 an der dritten Lageraufnahme 15 besitzt einen Arm 22, der in die Lageraufnahme 15 fasst und dort über drei Nieten 23 mit den Wänden 16, 17 und damit mit dem Grundkörper 2 verbunden ist. Andererseits besitzt der Arm 22 an seinem freien Ende einen Lagerzapfen 24, der gegenüber dem Arm 22 abgekröpft ist und über ein Gummilager beweglich gegenüber dem Arm 22 des Lagers 21 gelagert ist.
In fertigungstechnischer Hinsicht ist anzumerken, dass ein solcher Fahrwerklenker 1 nicht allein das Ergebnis eines Extrusionsprozesses sein kann. Die 3 zeigt zur besseren Veranschaulichung des Herstellungsweges, dass der Fahrwerkslenker 1 neben dem kürzeren ersten Steg 18 benachbart der Lageraufnahme 15 einen weiteren Steg 25 besitzt, der im Mittelabschnitt 7 beginnt und sich bis in den Endabschnitt 10 des ersten Schenkels 8 fortsetzt. Dieser wesentlich längere Steg 25 ist in seinem Verlauf bogenförmig gekrümmt. Das ist darauf zurückzuführen, dass der Fahrwerklenker 1 nach dem oder auch während des Extrudierens gebogen worden ist. Die Extrusionsrichtung des Stegs 25 entspricht nach wie vor dem Verlauf des Steges 25.
Auch ist die gewünschte Randkontur des Fahrwerklenkers 1 nicht ausschließlich durch Extrusion erreichbar. Durch materialabhebende, insbesondere zerspanende Bearbeitung wurden die Randkonturen des Fahrwerklenkers 1 herausgearbeitet. Die 3 zeigt Öffnungen 27 im Bereich der Lageranbindung 15 zur Durchführung von Verbindungselementen 23, insbesondere von Nieten. Auch zeigt die 3 anschaulich, dass der längere, gekrümmte Steg 25 im Bereich der zweiten Lageraufnahme 11 verläuft. Er schneidet die Lageraufnahme 11 außermittig. Die Lageraufnahme 11 durchsetzt daher nicht nur die jeweiligen Wände 16, 17, sondern gleichzeitig auch den Steg 25.
Die 3 zeigt ferner, dass ein dritter Steg 26 den Übergang zur ersten Lageraufnahme 6 bildet. Die Dicke D1 dieses dritten Steges 26 ist größer als die Dicke D2 des ersten Steges 18, der entfernt vom Mittelabschnitt 7 angeordnet ist. Zudem ist der Abstand zwischen dem zweiten und dritten Steg 25 und 26 kleiner als der Abstand zwischen dem ersten 18 und dem zweiten Steg 25. Dadurch ist die mittlere Hohlkammer 5 (2) im Querschnitt wesentlich größer als diejenige Hohlkammer 4 die der ersten Lageraufnahme 6 benachbart ist. Im Bereich der Lageraufnahme 6 bzw. im Bereich des Mittelabschnitts 7 kann dadurch eine erhöhte Steifigkeit erreicht werden. Zudem verläuft der Steg 25 in der Nähe eines Randbereiches 28 des ersten Schenkels 8. Er verläuft zwar noch in einen gewissen Abstand von dem Randbereich 28, nähert sich jedoch dem Randbereich insbesondere im Übergang zum Mittelabschnitt 7 und auch im Bereich des ersten Endabschnitts 10 mit der zweiten Lageraufnahme 11 an. Im mittleren Bereich des ersten Schenkels 8 ist der Abstand etwas vergrößert, was auf den bogenförmigen Verlauf zurückzuführen ist, während die Randseite 28 des ersten Schenkels 8 im Wesentlichen gerade verläuft. Diese Randseite 28 kann auch als Außenseite des ersten Schenkels 8 bezeichnet werden. Die gegenüberliegende Innenseite 29 ist bogenförmig gekrümmt. Die Bogenform geht fließend und ohne Sprünge vom ersten Schenkels 8 in den zweiten Schenkel 9 über. Diese Innenseite 29 kann auch als Bogenseite oder konkave Seite bezeichnet werden. Wenn noch mehr Stege bzw. Versteifungsrippen vorhanden sind, kann auch im Randbereich ein Steg angeordnet sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel befindet sich an dieser Innenseite 29 zwar kein Steg, jedoch ist durch Umbiegen der äußeren Randbereiche 30, 31 an der oberen und unteren Wand 16, 17 eine Annäherung der beiden Randbereiche 30, 31 erfolgt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind beide Randbereiche 30, 31 in gleicher Weise umgebogen. Ihre einander gegenüberliegenden, freien Enden 32, 33 weisen aufeinander zu. In nicht näher dargestellter Weise können diese freien Enden 32, 33 der Wände 16, 17 miteinander gefügt, insbesondere miteinander verschweißt sein (6).
Die 5 zeigt in der Seitenansicht, dass die beiden Wände 16, 17 über durchaus mehrere Bereiche miteinander verbunden sind, einerseits über die unterschiedlich dicken Stege 18, 25, 26, wobei der dünnere Steg 18 eine Dicke D2 von 5 bis 8 mm haben kann, während die zumindest der dickere Steg 26 eine größere Dicke D1 von ca. 8 bis 10 mm hat. Auch der dazwischenliegende Steg 25 kann eine Dicke von 8 bis 10 mm aufweisen. Gleichzeitig ist die Wanddicke des Grundkörpers 2 im Hinblick auf die Wände 16, 17 weitestgehend konstant. Lediglich im Bereich der ersten Lageraufnahme 6 kann die Wanddicke deutlich reduziert sein und im Wesentlichen halbiert sein. Verdickungen der Wände 16, 17 befinden sich an der außenseitigen Randseite 28 des ersten Schenkels 8 bedingt durch Stauchungen des Grundkörpers 2 beim Biegen des ersten Schenkels 8 gegenüber dem zweiten Schenkel 9.
Ein solcher Fahrwerklenker 1 kann sowohl für eine linke Seite als für eine rechte Seite eines Kraftfahrzeugs verwendet werden. Der Grundkörper 2 ist bezüglich seiner in 3 dargestellten Schnittebene hinsichtlich Oberseite und Unterseite spiegelsymmetrisch ausgebildet. Er ist durch Extrusion mit anschließender Umformung und spannabhebender Bearbeitung kostengünstig herstellbar. Bei der materialabhebenden Bearbeitung wird insbesondere die erste Hohlkammer 3 des Hohlprofils soweit verkürzt, dass lediglich noch die vorstehend beschriebene erste Lageraufnahme 6 verbleibt, die etwa in Richtung ihrer Längsachse L1 betrachtet gleiche Länge aufweist wie die Lageraufnahme 15 am zweiten Endabschnitt 14 des zweiten Schenkels 9. Ein solcher Fahrwerklenker 1 eignet sich insbesondere als unterer Querlenker einer McPherson-Federachse. Der hier dargestellte Fahrwerklenker 1 ist aus einer Aluminiumlegierung der 6000er oder 7000er Serie hergestellt.
Die 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Fahrwerklenkers 1 in perspektivischer Darstellung. Es werden dieselben Bezugszeichen für im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten verwendet, wie bei den 1 bis 6. Es wird auf die Beschreibung der 1 und 2 verwiesen, wobei nachfolgend die Unterschiede erläutert wurden. Es sind bei diesem Ausführungsbeispiel weitere Stege 34 - 37 und daraus resultierende weitere Hohlkammern in dem Fahrwerklenker 1 angeordnet. Dadurch kann der Grundkörper 2 stark ausgesteift werden. Da es sich um ein Extrusionsprofil handelt, ist kein zusätzlicher Fertigungsschritt mit der Erzeugung weiterer Stege 34 - 37 verbunden.
Ein weiterer Unterschied gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel ist, dass die dritte Lageraufnahme 15 unmittelbar in den Fahrwerklenker 1 integriert ist, d. h. als weiterer Durchbruch in dem Grundkörper 2 ausgebildet ist. Die Lageraufnahme 15 ist so orientiert, dass ein Lager 21 mit Lagerzapfen 24 nicht über zusätzliche Verbindungsmittel angeschraubt werden muss, sondern unmittelbar in den Grundkörper 2 eingepresst werden kann, wie es in der 7 gezeigt ist.
Die 7 zeigt ferner, dass die Dicke der Wände 16, 17 quer zur Extrusionsrichtung variieren kann. Unmittelbar gegenüberliegende Wandabschnitte können bereichsweise dicker bzw. dünner sein. Es ist auch möglich, dass nur eine der beiden Wände 16, 17 bereichsweise eine geänderte Dicke aufweist.
Bezugszeichenliste

1 -: Fahrwerklenker
2 -: Grundkörper
3 -: Hohlkammer
4 -: Hohlkammer
5 -: Hohlkammer
6 -: erste Lageraufnahme
7 -: Mittelabschnitt
8 -: erster Schenkel
9 -: zweiter Schenkel
10 -: erste Endabschnitt von 8
11 -: Lageraufnahme in 10
12 -: Oberseite von 2
13 -: Unterseite von 2
14 -: zweiter Endabschnitt von 9
15 -: Lageraufnahme an 14
16 -: obere Wand
17 -: untere Wand
18 -: Steg
19 -: Lager in 6
20 -: Lager in 11
21 -: Lager an 15
22 -: Arm von 21
23 -: Verbindungselement
24 -: Lagerzapfen von 21
25 -: Steg
26 -: Steg
27 -: Öffnung in 2
28 -: Randseite von 8
29 -: Innenseite von 8
30 -: Randbereich von 17
31 -: Randbereich von 16
32 -: freies Ende von 31
33 -: freies Ende von 30
34 -: Steg
35 -: Steg
36 -: Steg
37 -: Steg
D1 -: Dicke von 26
D2 -: Dicke von 18
E -: Extrusionsrichtung
L1 -: Lagerachse von 6
L2 -: Lagerachse von 11

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006051609 A1 [0003]
DE 102010006284 A1 [0004]

Claims

Fahrwerklenker (1) mit einem einstückig, materialeinheitlich ausgebildeten Grundkörper (2), welcher aus einem extrudierten Hohlprofil mit mehreren Hohlkammern (3-5) hergestellt ist, wobei der Grundkörper (2) mindestens eine Lageraufnahme (6, 11, 15) aufweist, die den Grundkörper (2) durchsetzt, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Lageraufnahme (6) von einer der Hohlkammern (3) gebildet ist, wobei die erste Lageraufnahme (6) eine erste Lagerachse (11) besitzt, deren Richtung der Extrusionsrichtung (E) des die erste Lageraufnahme (6) bildendenden Hohlprofils entspricht.
Fahrwerklenker (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) eine zweite Lageraufnahme (11) in einem ersten Endabschnitt (10) des Grundkörpers (2) besitzt, welche eine zweite Lagerachse (L2) aufweist.
Fahrwerklenker (1) nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung der Lagerachse L2 von der Extrusionsrichtung (E) abweicht.
Fahrwerkslenker (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass er als Dreiecklenker ausgeführt ist, mit einer Lageraufnahme (15) in einem zweiten Endabschnitt (14) des Grundkörpers (2), wobei ein Mittelabschnitt (7) mit der ersten Lageraufnahme (6) zwischen den beiden Endabschnitten (10, 14) angeordnet ist und wobei der Grundkörper (2) einen ersten Schenkel (8) aufweist, der sich von dem ersten Endabschnitt (10) zu dem Mittelabschnitt (7) erstreckt und einen zweiten Schenkel (9) aufweist, der sich von dem zweiten Endabschnitt (14) zu dem Mittelabschnitt (7) erstreckt.
Fahrwerklenker (1) nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) gegenüberliegende Wände (16, 17) und die Wände (16, 17) miteinander verbindende Stege (18, 25, 26, 34-37) zur Ausbildung der Hohlkammern (3-5) aufweist, wobei die Stege (18, 25, 26, 34-37) in Längsrichtung des ersten Schenkels (8) orientiert und wobei mindestens zwei Stege (18, 26) eine voneinander abweichende Dicke (D1, D2) besitzen,
Fahrwerklenker (1) nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Steg (25) im ersten Schenkel (8) angeordnet ist und wenigstens ein Steg (18) im zweiten Schenkel (9) angeordnet ist, wobei der Steg (25) im ersten Schenkel (8) eine größere Dicke (D1) besitzt als der Steg (18) im zweiten Schenkel (9).
Fahrwerklenker (1) nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Steg (25) im ersten Schenkel (8) in einem Randbereich (28) des ersten Schenkels (8) angeordnet ist.
Fahrwerklenker (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüberliegenden Wände (16, 17) des Grundkörpers (2) in ihren Randbereichen (30, 31) zumindest bereichsweise umgebogen sind, so dass die freien Enden (32, 33) der Wände (16, 17) auf einander zu weisen.
Fahrwerklenker (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Enden (32, 33) der zueinander gebogenen Randbereiche (30, 31) der Wände (16, 17) miteinander gefügt sind.
Fahrwerklenker (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lageraufnahme (11) den Grundkörper (2) durchsetzt, wobei der Verlauf wenigstens eines Steges (25) im Grundkörper (2) durch die Lageraufnahme (11) unterbrochen ist.
Verfahren zur Herstellung eines Fahrwerklenkers (1), wobei ein Grundkörper (2) aus einem extrudierten Hohlprofil mit mehreren durch die Extrusion hergestellten Hohlkammern (3-5) unterschiedlichen Querschnitts bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine randseitige Hohlkammer (3) durch Entfernen von Material des Hohlprofils zur Ausbildung einer ersten Lageraufnahme (6) verkürzt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das extrudierte Hohlprofil in seine Endform gebogen wird und randseitig Material abhebend bearbeitet wird, so dass ein erster in Extrusionsrichtung verlaufender Schenkel (8) gebildet wird, an den sich ein Mittelabschnitt (7) anschließt, und wobei ein quer oder im stumpfen Winkel zur Extrusionsrichtung (E) verlaufender zweiter Schenkel (9) gebildet wird, der sich an den Mittelbabschnitt (7) anschließt
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Lageraufnahme (11) in dem Hohlprofil ausgebildet wird, wobei die zweite Lageraufnahme (11) einen von dem Hohlprofil gebildeten Grundkörper (2) quer zur Extrusionsrichtung (E) durchsetzt, wobei im Bereich der zweiten Lageraufnahme (11) mindestens ein sich zwischen gegenüberliegenden Wänden (16, 17) des Hohlprofils erstreckender Steg (25) entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüberliegenden Wände (16, 17) des Grundkörpers (2) in dessen Randbereichen (30, 31) zumindest bereichsweise umgebogen werden, so dass die freien Enden (32, 33) der Wände (16, 17) auf einander zu weisen.
Verfahren nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, dass die zueinander gebogenen Randbereiche (30, 31) der Wände (16, 17) stirnseitig miteinander gefügt werden.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass an einem freien Endbereich (14) des zweiten Schenkels (8) eine gabelförmige Lageraufnahme (15) durch Material abhebende Bearbeitung des Hohlprofils ausgebildet wird, wobei ein Lager (21) über mindestens ein Verbindungselement (23) mit der gabelförmigen Lageraufnahme (15) verbunden wird.