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Die Erfindung betrifft einen Fahrwerkslenker gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.
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Fahrwerkslenker gehören zur Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs und nehmen fahrdynamische Kräfte auf. Durch die Lagerung werden die aufgenommenen Kräfte gedämpft und der Fahrkomfort erhöht. Die Fahrwerkslenker übernehmen sowohl radführende Aufgaben als auch die Übertragung von Feder-, Dämpfungs- und Stabilisierungskräften.
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Abhängig von ihrer Aufgabe unterscheidet man Führungslenker, Traglenker und Hilfslenker. Führungslenker übernehmen die Führung des Rades ohne das Fahrzeuggewicht abzustützen. An den Gelenken der Führungslenker werden hauptsächlich axiale Kräfte eingeleitet. Traglenker nehmen radiale Kräfte wie Brems- und Antriebskräfte auf. Zusätzlich stützen sie zusammen mit anderen Fahrwerkskomponenten die Gewichtskraft des Fahrzeugs ab. Traglenker weisen zusätzliche Krafteinleitungspunkte für Feder- und Dämpferkräfte auf. Hilfslenker haben die Aufgabe, die Führungs- und Traglenker untereinander oder bei speziellen Achskonstruktionen auch mit dem Radträger zu verbinden.
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Fahrwerkslenker werden auch nach der Anzahl ihrer Anbindungspunkte unterschieden. In Abhängigkeit von den konstruktiven Anforderungen kommen Zwei-, Drei- oder Vierpunktlenker zum Einsatz. Die einfachste Ausführung ist der Zweipunkt-Lenker. Ein solcher Fahrwerkslenker verfügt über je ein Kugelgelenk und ein Gummilager oder zwei Gummi- oder Hydrolager. Dreipunkt-Lenker verfügen über ein Kugelgelenk und zwei Lager.
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Entsprechend der Einbaurichtung unterscheidet man Lenker auch in Querlenker, Längslenker oder Verbundlenker. Querlenker sind quer zur Radebene positioniert. Längslenker sind in Fahrtrichtung positioniert. Bei einem Verbundlenker handelt es sich um zwei Längslenker, die mit einer Quertraverse verbunden sind.
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Ein Querlenker zählt durch die
WO 2021/ 133 146 A1 zum Stand der Technik. Der Querlenker weist einen dreieckförmigen bzw. bumerangähnlichen Lenkerkörper auf. Endseitig an einem Längenabschnitt ist eine Aufnahme für ein Kugelgelenk vorgesehen.
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Einen Fahrwerkslenker mit einem Grundkörper aus einem extrudierten Hohlprofil mit mehreren Hohlkammern offenbart die
DE 10 2019 122 721 A1 .
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Weiterhin ist aus der
DE 10 2018 210 913 A1 ein Gelenkbauteil bekannt. Das Gelenkbauteil kann einen Dreipunkt-Lenker bilden und umfasst ein Gelenk in Form eines Kugelgelenks und zwei Gummilager. Das Gelenkgehäuse und der Bauteilkörper des Gelenkbauteils sind durch einen Steck-Dreh-Verschluss miteinander verbunden.
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Ein Fahrwerkslenker in Form eines Querlenkers in Doppelschalen-Blechausführung geht aus der
DE 101 40 288 C1 hervor. Dieser weist einen Lenkerkörper auf, wobei an einem Lenkerende des Lenkerkörpers eine Kugelgelenkaufnahme angeordnet ist.
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Die Kugelgelenkaufnahme weist einen Zylinderabschnitt und werkstoffeinheitlich einstückig mit dem Zylinderabschnitt einen nach außen gerichteten Flansch auf. Der Flansch ist mit einem ersten Steg des Lenkerkörpers gefügt.
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Die
DE 10 2013 221 893 A1 behandelt ein Verfahren zur Herstellung eines Lenkers und einem Mehr-Punkt-Lenker für ein Kraftfahrzeug.
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Weiterhin beschreiben die
DE 10 2016 201 457 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines Aufhängungslenkers und die
KR 10 1 613 470 B1 einen Fahrwerkslenker.
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Im Stand der Technik werden Aufnahmen für Kugelgelenke als Hülsen angeschweißt oder in Form von separaten Bauteilen, z. B. als Schmiedebauteil an den Lenker angenietet oder angeschraubt. Diese Ausführungsformen bringen sowohl hinsichtlich der Steifigkeit als auch der Lebensdauer nicht die besten Voraussetzungen mit sich. Insbesondere wenn ungünstige Einbauverhältnisse vorliegen, kann es bei einer eingeschweißten Hülsenaufnahme durch Randbedingungen wie Schweißüberstand oder Brennerfreigängigkeit dazu kommen, dass die Schweißnaht, welche die Hülse oder das Aufnahmebauteil mit den Schalen verbindet, mit Biegemomenten beaufschlagt wird. Dadurch werden die Steifigkeit und die Lebensdauer des Lenkers verringert. Diese Problematik kann sich auch bei anderen Befestigungen wie Nieten oder Schrauben ergeben.
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Der Erfindung liegt daher ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, einen im Hinblick auf das Steifigkeitsverhalten und die Lebensdauer verbesserten Fahrwerkslenker zu schaffen, bei welchem insbesondere die Übertragung der Radkräfte vom Radträger zu einem vorderen Lenker über das Kugelgelenk verbessert ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einem Fahrwerkslenker gemäß Anspruch 1.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Fahrwerkslenkers sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ausgestaltungen und Modifikationen von Merkmalen des erfindungsgemäßen Fahrwerkslenkers, die einzeln oder in Kombination die Erfindung in technisch vorteilhafter Weise ausgestalten oder weiterbilden, ergeben sich auch aus der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.
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Ein Fahrwerkslenker weist einen Lenkerkörper auf mit einem Lenkerende, an dem eine Kugelgelenkaufnahme angeordnet ist. Die Kugelgelenkaufnahme weist einen Zylinderabschnitt und werkstoffeinheitlich einstückig mit dem Zylinderabschnitt einen nach außen gerichteten Flansch auf. Der Flansch ist mit einem ersten Steg des Lenkerkörpers gefügt.
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Die Kugelgelenkaufnahme ist durch eine Kragenhülse gebildet, wobei der Zylinderabschnitt als Durchzug mit dem nach außen gerichteten kragenförmigen Flansch ausgeführt ist. Insbesondere ist der Flansch umlaufend ausgeführt.
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Die Kugelgelenkaufnahme ist an einem freien Lenkerende des Lenkerkörpers angeschweißt. Die Kugelgelenkaufnahme ist dafür eingerichtet und bestimmt, ein Kugelgelenk aufzunehmen. Der Zylinderabschnitt bildet den Lagersitz für das Kugelgelenk.
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Die Erfindung sieht vor, dass der Flansch zwei Flanschabschnitte aufweist, welche eine voneinander verschiedene Breite besitzen. Insbesondere ist der breitere ringabschnittsförmige Flanschabschnitt mit dem ersten Steg gefügt.
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Ein zweiter Steg des Lenkerkörpers ist mit dem Zylinderabschnitt gefügt. Bezogen auf die Einbaulage des Fahrwerkslenkers befindet sich der erste Steg oberhalb des zweiten Stegs. Zwischen dem oberen ersten Steg und dem unteren zweiten Steg ist vertikal ein Abstand vorhanden. Der erste Steg liegt horizontal in Flächenkontakt mit einem Flanschabschnitt des Flanschs und ist mit diesem gefügt. Der untere zweite Steg umgreift einen Umfangsbereich des Zylinderabschnitts und ist mit diesem gefügt.
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Der Lenkerkörper weist Längenabschnitte auf, die im vertikalen Querschnitt eine Höhe und eine Breite besitzen, wobei die Breite größer bemessen ist als die Höhe. Die Querschnittsangabe ebenso wie die Höhe und die Breite eines Längenabschnitts beziehen sich jeweils auf die Einbaulage des Fahrwerkslenkers. Der erste Steg des Fahrwerkslenkers liegt mit Abstand oberhalb des zweiten Stegs. Die Kugelgelenkaufnahme ist mit dem oberen ersten Steg des Lenkerkörpers gefügt. Der Abstand zum unteren zweiten Steg des Lenkerkörpers kann variieren. Über die Einstellung des Abstands zwischen dem oberen ersten Steg und dem unteren zweiten Steg kann das Flächenträgheitsmoment im Längsabschnitt des Fahrwerkslenkers ebenso wie die Steifigkeit und das Torsionsverhalten des Fahrwerkslenkers eingestellt werden.
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Der obere erste Steg des Lenkerkörpers weist bezogen auf die Einbaulage des Fahrwerkslenkers eine Oberseite und eine Unterseite auf. Der Flansch der Kugelgelenkaufnahme liegt an der Unterseite des ersten Stegs an und ist von oben mit dem ersten Steg gefügt, insbesondere von oben verschweißt.
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Weiterhin ist die Kugelgelenkaufnahme mit dem zweiten unteren Steg gefügt, insbesondere verschweißt. Der zweite Steg umgreift den Zylinderabschnitt dabei auf einem Umfangsabschnitt und ist von unten mit dem Zylinderabschnitt gefügt, insbesondere verschweißt.
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Der Flansch der Kugelgelenkaufnahme und der obere erste Steg sind durch eine erste Schweißnaht, die obere Schweißnaht, gefügt. Der Zylinderabschnitt und der untere zweite Steg sind durch eine zweite Schweißnaht, die untere Schweißnaht, gefügt. Die obere Schweißnaht und die untere Schweißnaht sind vertikal zueinander beabstandet. Zudem sind die obere Schweißnaht und die vertikale Schweißnaht in Querebene des Lenkerendes bezogen auf die sich durch die Zylinderhülse erstreckende Mittelachse zueinander versetzt. Die obere Schweißnaht weist radial einen größeren Abstand zur Mittelachse auf als die untere Schweißnaht.
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Durch die erfindungsgemäße Fügung und die Schweißnahtposition können die Schweißnähte von dynamischen ebenso wie statischen Kräften und Momenten entlastet werden. Der erfindungsgemäße Fahrwerkslenker weist ein verbessertes Steifigkeitsverhalten auf. Auch führt die erfindungsgemäße Ausgestaltung zu einer deutlichen Erhöhung der Lebensdauer. Durch die Ausführung und Anordnung der Kugelgelenkaufnahme ist die Übertragung von Radkräften von einem Radträger zu einem vorderen Lenker über das Kugelgelenk verbessert.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass der erste Steg und der zweite Steg jeweils einen kreisbogenförmigen Fügeabschnitt besitzen. Der erste Steg kontaktiert mit seinem kreisbogenförmigen Fügeabschnitt den Flansch der Kugelgelenkaufnahme und liegt auf diesem auf. Die Schweißnaht ist von oben geführt.
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Der zweite Steg stößt mit seinem kreisbogenförmigen Fügeabschnitt umfangsseitig an den Zylinderabschnitt der Kugelgelenkaufnahme an und ist mit diesem gefügt.
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Durch die erfindungsgemäße Ausführung der Kugelgelenkaufnahme als Durchzug mit einem Zylinderabschnitt und einem nach außen gerichteten werkstoffeinheitlich einstückigen Flansch und der erfindungsgemäß vorgesehenen Fügepositionen zwischen Kugelgelenkaufnahme und Lenkerkörper kann die Steifigkeit und Lebensdauer eines Fahrwerkslenkers erhöht werden. Zudem kann die Geometrie des Lenkerkörpers, insbesondere des Längenabschnitts mit dem ersten Lenkerende, individuell auf bauraumtechnische und konstruktive Anforderungen abgestimmt werden.
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Der Lenkerkörper kann aus einer Blechschale gebildet sein. Bei einem aus einer Blechschale gebildeten einschaligen Lenkerkörper ist die Kugelgelenkaufnahme mit ihrem Flansch oberseitig und unterseitig mit einem ersten Steg des Lenkerkörpers bzw. der Blechschale gefügt.
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Die Konfiguration der Blechschale eines einschaligen Lenkerkörpers kann auch so ausgeführt sein, dass die eine Blechschale so geformt ist, dass sie einen ersten oberen Steg und einen zweiten unteren Steg aufweist, wobei der Flansch mit dem ersten Steg des Lenkerkörpers gefügt ist und der zweite Steg des Lenkerkörpers mit dem Zylinderabschnitt gefügt ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Lenkerkörper zumindest abschnittsweise als Hohlprofil ausgeführt. Insbesondere ist der Lenkerkörper zumindest in dem die Kugelgelenkaufnahme endseitig tragenden Längenabschnitt als Hohlprofil ausgeführt.
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Vorzugsweise ist der Lenkerkörper aus Blechschalen zusammengesetzt. Insbesondere ist der Lenkerkörper aus zwei Blechschalen gebildet. Jede Blechschale weist einen Steg und randseitig jeweils einen Schenkel auf. Die beiden Blechschalen sind zum Lenkerkörper zusammengesetzt und an bzw. entlang der sich kontaktierenden Schenkel gefügt. Die Blechschalen bilden ein Hohlprofil. Der erste Steg ist Bestandteil der oberen Blechschale des Lenkerkörpers. Der zweite Steg ist Bestandteil der unteren Blechschale des Lenkerkörpers.
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Bei einem aus zumindest einer Blechschale gebildeten Lenkerkörper bestehen die eine oder die mehreren, insbesondere zwei Blechschalen, aus Stahl. Bei einem Lenkerkörper, der einstückig als Hohlprofil ausgeführt ist, besteht der Lenkerkörper bzw. das Hohlprofil insbesondere aus einem Leichtmetall bzw. einer Leichtmetalllegierung, insbesondere aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 einen erfindungsgemäßen Fahrwerkslenker in einer Perspektive;
- 2 eine perspektivische Ansicht auf einen Lenkerarm mit einer endseitigen Kugelgelenkaufnahme und integriertem Kugelgelenk;
- 3 eine Ansicht auf die Kugelgelenkaufnahme schräg von oben;
- 4 eine Stirnansicht auf das Lenkerende mit der Kugelgelenkaufnahme;
- 5 eine Ansicht einer Kugelgelenkaufnahme mit aufgenommenem Kugelgelenk;
- 6 eine Kugelgelenkaufnahme in einer perspektivischen Ansicht und
- 7 die Kugelgelenkaufnahme in einer Draufsicht.
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Die 1 zeigt einen Fahrwerkslenker 1 in Form eines Dreipunkt-Querlenkers.
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Die 2 bis 7 zeigen Bauteile und Bauteilkomponenten des Fahrwerkslenkers 1.
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Der Fahrwerkslenker 1 weist einen Lenkerkörper 2 auf, der aus zwei Blechschalen 3, 4 zusammengesetzt ist. Die Blechschalen 3, 4 sind presstechnisch geformt.
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Der Lenkerkörper 2 besitzt einen ersten Längenabschnitt 5 sowie einen zweiten Längenabschnitt 6 und einen zwischen den Längsabschnitten 5, 6 befindlichen Verbindungsabschnitt 7.
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Am freien Lenkerende 8 des ersten Längenabschnitts 5 des Lenkerkörpers 2 ist eine Kugelgelenkaufnahme 9 angeordnet. Weiterhin ist am Lenkerende 10 des zweiten Längenabschnitts 6 eine Lageraufnahme 11 vorgesehen, die ein Lagerbauteil 12 aufnimmt. Am äußeren Umfang des Verbindungsabschnitts 7 ist ein Fortsatz ausgebildet, der an seinem freien Ende eine Lageanbindung 13 bildet. Hier ist eine Hülse 14 für ein Gummilager 15 gefügt.
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Die Kugelgelenkaufnahme 9 ist dafür eingerichtet und bestimmt, ein Kugelgelenk 16 aufzunehmen. Die 1, 2 und 5 zeigen die Kugelgelenkaufnahme 9 mit darin integriertem Kugelgelenk 16.
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Die Kugelgelenkaufnahme 9 ist endseitig des ersten Längenabschnitts 5 am dortigen Lenkerende 8 gefügt.
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Die Kugelgelenkaufnahme 9 weist einen Zylinderabschnitt 17 mit einem nach außen gerichteten Flansch 18 auf. Der Zylinderabschnitt 17 und der Flansch 18 sind werkstoffeinheitlich einstückig ausgeführt. Die Kugelgelenkaufnahme 9 ist ein Blechformteil, bei dem der Zylinderabschnitt 17 als Durchzug ausgebildet ist. Der Flansch 18 verläuft radial umlaufend am oberen Ende 19 des Zylinderabschnitts 17 nach außen gerichtet. Der Flansch 18 weist zwei Flanschabschnitte 20, 21 auf. Ein erster Flanschabschnitt 20 weist eine Breite B1 auf, die größer bemessen ist als die Breite B2 des zweiten Flanschabschnitts 21.
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Die Kugelgelenkaufnahme 9 ist über den Flansch 18 mit einem ersten Steg 22 des Lenkerkörpers 2 gefügt. Der erste Steg 22 ist Bestandteil der oberen Blechschale 3.
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Der erste Steg 22 weist bezogen auf die Einbaulage des Fahrwerkslenkers 1 in einem Kraftfahrzeug eine Oberseite 23 und eine Unterseite 24 auf. Der Flansch 18 der Kugelgelenkaufnahme 9 liegt mit dem Flanschabschnitt 20 an der Unterseite 24 des ersten Stegs 22 an und ist von oben mit dem ersten Steg 22 gefügt. Dies erfolgt stoffschlüssig mittels einer Schweißnaht 25.
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Ein unterer zweiter Steg 26 des Lenkerkörpers 2 ist mit dem Zylinderabschnitt 17 der Kugelgelenkaufnahme 9 gefügt. Der untere zweite Steg 26 ist Bestandteil der unteren Blechschale 4 des Lenkerkörpers 2. Der obere erste Steg 22 und der untere zweite Steg 26 sind mit vertikalem Abstand a zueinander angeordnet. Der untere zweite Steg 26 des Lenkerkörpers 2 umgreift den Zylinderabschnitt 17 bereichsweise an dessen Außenumfang und ist von unten stoffschlüssig mittels einer unteren Schweißnaht 27 mit dem Zylinderabschnitt 17 gefügt. Der erste Steg 22 und der zweite Steg 26 besitzen jeweils einen kreisbogenförmigen Fügeabschnitt 28, 29. Der zweite Steg 26 stößt mit seinem kreisbogenförmigen Fügeabschnitt 29 umfangsseitig an den Zylinderabschnitt 17 der Kugelgelenkaufnahme 9 und ist über die untere Schweißnaht 27 mit dem Zylinderabschnitt 17 gefügt. Der erste Steg 22 liegt mit seinem kreisbogenförmigen Fügeabschnitt 28 auf dem Flanschabschnitt 20 des Flanschs 18 auf.
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Durch die Schalenbauweise des Lenkerkörpers 2, gebildet aus der oberen Blechschale 3 und der unteren Blechschale 4, ist der Lenkerkörper 2 als Hohlprofil ausgeführt. Am Lenkerende 8 des Längenabschnitts 5 ist der obere erste Steg 22 eingezogen und verjüngt sich über einen Schrägbereich 30 in Richtung zur Kugelgelenkaufnahme 9. Die obere Blechschale 3 weist an ihren Längsrändern seitliche Schenkel 31 auf. Die untere Blechschale 4 weist entlang ihrer Längsränder seitliche Schenkel 32 auf. Die beiden Blechschalen 3, 4 sind zum Lenkerkörper 2 zusammengesetzt und randseitig entlang ihrer Schenkel 31, 32 gefügt. An einem Längsrand liegt der Schenkel 31 der oberen Blechschale 3 innenseitig des Schenkels 32 der unteren Blechschale 4 und an dem gegenüber liegenden Längsrand liegt der Schenkel 31 der oberen Blechschale 3 außenseitig des Schenkels 32 der unteren Blechschale 4.
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Der Abstand zwischen der oberen Blechschale 3 und der unteren Blechschale 4 ist variabel. Der Flansch 18 stößt von unten an die obere Blechschale 3 und liegt flächig mit der Oberseite 23 des breiteren Flanschabschnitts 20 an der Unterseite 24 des ersten Stegs 22 an. Die schweißtechnische Fügung zwischen dem oberen ersten Steg 22 und dem Flansch 18 bzw. dem Flanschabschnitt 20 des Flanschs 18 erfolgt von oben. Der untere zweite Steg 26 des Lenkerkörpers 2 ist mit Abstand a zum oberen ersten Steg 22 angeordnet und mit dem Umfang des Zylinderabschnitts 17 verschweißt. Hierbei umgreift der zweite Steg 26 den Zylinderabschnitt 17 mit dem Fügeabschnitt 29.
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Bezogen auf die sich durch den Zylinderabschnitt 17 erstreckende Mittelachse MA der Kugelgelenkaufnahme 9 sind die obere erste Schweißnaht 25 und die untere zweite Schweißnaht 27 radial zueinander versetzt. Die obere Schweißnaht 25 weist einen Abstand r1 zur Mittelachse MA auf, der größer ist als der Abstand r2 der unteren Schweißnaht 27 zur Mittelachse MA.
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Der Zylinderabschnitt 17 geht über einen gerundet verlaufenden Kragenabschnitt 33 in den von der Mittelachse MA nach außen gerichteten Flanschs 18 über.
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Bezugszeichen:
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- 1
- Fahrwerkslenker
- 2
- Lenkerkörper
- 3
- Blechschale
- 4
- Blechschale
- 5
- Längenabschnitt
- 6
- Längenabschnitt
- 7
- Verbindungsabschnitt
- 8
- Lenkerende v. 5
- 9
- Kugelgelenkaufnahme
- 10
- Lenkerende v. 6
- 11
- Lageraufnahme
- 12
- Lagerbauteil
- 13
- Lageanbindung
- 14
- Hülse
- 15
- Gummilager
- 16
- Kugelgelenk
- 17
- Zylinderabschnitt
- 18
- Flansch
- 19
- Ende v. 17
- 20
- Flanschabschnitt
- 21
- Flanschabschnitt
- 22
- erster Steg
- 23
- Oberseite
- 24
- Unterseite
- 25
- obere Schweißnaht
- 26
- zweiter Steg
- 27
- untere Schweißnaht
- 28
- Fügeabschnitt
- 29
- Fügeabschnitt
- 30
- Schrägbereich
- 31
- Schenkel v. 3
- 32
- Schenkel v. 4
- 33
- Kragenabschnitt
- a
- Abstand
- B1
- Breite von 20
- B2
- Breite von 21
- MA
- Mittelachse
- r1
- Abstand
- r2
- Abstand
