DE10205639A1

DE10205639A1 - Wheel suspension arm for motor vehicle, especially side arm, contains keyhole shaped opening to improve deformation potential

Info

Publication number: DE10205639A1
Application number: DE2002105639
Authority: DE
Inventors: Lothar Jung; Kai Uwe Huth; Andreas Guenther; Andreas Tischer
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-02-12
Filing date: 2002-02-12
Publication date: 2003-08-14

Abstract

The arm (1) is a multi-part sheet metal article or a forged part and contains a keyhole-shaped opening (11) comprising two holes (12, 13) connected via a slot (14).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Lenker, insbesondere Querlenker für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs. The invention relates to a handlebar, in particular wishbone for a Suspension of a motor vehicle.

Bei der Auslegung von Lenkern sind eine Vielzahl von zum Teil widerstreitenden Zielen miteinander in Einklang zu bringen. Für eine möglichst leichtgewichtige Ausgestaltung des Lenkers sollen einerseits möglichst dünne Bauteile zum Einsatz kommen. Andererseits muß eine ausreichende Tragfähigkeit gewährleistet bleiben. Außerdem wird der Lenker im Einbauzustand während des Betriebs des Kraftfahrzeugs komplexen Belastungen unterwarfen, wobei einzelne Abschnitte stärker, andere hingegen schwächer beansprucht werden. Im Hinblick auf ein möglichst geringes Gewicht und eine hohe Bauteilfestigkeit ist es überdies wünschenswert, den Lenker den Beanspruchungen entsprechend auszulegen. Gerade durch die fertigungstechnischen Möglichkeiten sind hier jedoch deutliche Grenzen gesetzt. Diese liegen nicht allein im technologischen Bereich. Vielmehr sind im Hinblick auf eine Serienfertigung vor allem wirtschaftliche Gesichtspunkte zu berücksichtigen, die sich in dem Erfordernis einer möglichst einfachen und kostengünstigen Herstellung widerspiegeln. When designing handlebars, there are a number of conflicting goals to reconcile with each other. For a lightweight design on the one hand, the handlebars should be as thin as possible. On the other hand, sufficient load-bearing capacity must be guaranteed. Besides, will the handlebar in the installed state during the operation of the motor vehicle complex Subjugated, some sections stronger, others are less stressed. With regard to the lowest possible weight and a high component strength, it is also desirable to handle the handlebars to be interpreted accordingly. Precisely due to the manufacturing possibilities however, there are clear limits here. These are not just technological Area. Rather, in terms of series production, they are primarily economical To take into account aspects that are in the requirement of the simplest possible and reflect inexpensive manufacture.

Wird der Lenker zu steif ausgelegt, so können bei einer starken Krafteinwirkung auf den Lenker, wie sie z. B. bei einem Mißbrauch durch Bordsteinanrutschen auftritt, benachbarte Komponenten des Lenkers beschädigt werden. Auch tritt ein eventuelles Bruchversagen an dem Lenker bei geringer Duktilität sehr plötzlich ein. If the handlebar is designed too stiff, strong force can be exerted on the Handlebars such as B. occurs in the event of abuse caused by curb slippage, neighboring components of the handlebar may be damaged. A possible one also occurs Breakage failure on the handlebar with low ductility occurs very suddenly.

Um dem entgegenzuwirken, werden bisher für die Lenker höherwertige Materialien mit großen Bruchdehnungswerten eingesetzt. Eine weitere Einflußmöglichkeit zur Verbesserung des Verformungsvermögens besteht zudem in der Gestaltung der Außenkontur des Lenkers. Allerdings sind Maßnahmen zur Außenkonturoptimierung konstruktiv sehr aufwendig. To counteract this, higher quality materials have been used for the handlebars large elongation at break values. Another possibility to influence the Improving the deformability also consists in the design of the Outer contour of the handlebar. However, there are measures to optimize the outer contour constructively very complex.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Lenker geringen Gewichts für eine Fahrzeugradaufhängung zu schaffen, der bei einer hohen Tragfähigkeit und einfachen und kostengünstigen Herstellbarkeit ein großes duktiles Verformungspotential aufweist. Against this background, the invention has for its object a handlebar to create a low weight for a vehicle wheel suspension, at a high Load capacity and simple and inexpensive to manufacture a large ductile Has deformation potential.

Diese Aufgabe wird durch einen Lenker der eingangs genannten Art gelöst, der als mehrteilige Blechkonstruktion oder als Schmiedeteil ausgebildet ist und bei dem an dem Lenker eine sogenannte Schlüssellochöffnung vorgesehen ist, die aus zwei voneinander beabstandeten Lochöffnungen und einer diese verbindenden schmäleren, länglichen Stegöffnung gebildet wird. This object is achieved by a handlebar of the type mentioned, which as multi-part sheet metal construction or is formed as a forged part and at which Handlebar a so-called keyhole opening is provided, which consists of two from each other spaced hole openings and a narrower, elongated connecting them Web opening is formed.

Durch die Einbringung einer, gegebenenfalls auch mehrerer definierter Aussparungen wird das Verformungspotential des Lenkers verbessert. Für diesen können nun auch bisher nicht verwendbare, hochfeste Materialien mit niedriger Bruchdehnung eingesetzt werden. Aufwendige Außenkonturoptimierungen der Lenkerstruktur sind dabei nicht mehr notwendig. Die Verwendung hochfester Materialien erlaubt wiederum eine Gewichtsreduzierung sowie u. U. auch eine Einsparung von Bauraum durch eine kompaktere Bauweise. By introducing one, and possibly several, defined recesses the deformation potential of the handlebar is improved. For this now too previously not used, high-strength materials with low elongation at break become. There are no complex outer contour optimizations of the handlebar structure more necessary. The use of high-strength materials in turn allows one Weight reduction and u. U. A saving of space by a more compact design.

Die Gestaltung der Schlüssellochöffnung bzw. -Öffnungen hängt stark von den Rahmenbedingungen der Lenkerkonstruktion ab und ist an diese anpaßbar. The design of the keyhole opening or openings depends heavily on the Framework conditions of the handlebar construction and is adaptable to this.

Die Lochöffnungen besitzen dabei eine gegenüber der Stegöffnung kompaktere Form. Beispielsweise können die Lochöffnungen herstellungstechnisch einfach kreisförmig ausgebildet und durch einen Längsschlitz miteinander verbunden werden. Möglich ist auch eine Schlüssellochöffnung mit einer stufen- und absatzfreien Kontur, beispielsweise in Form eines Langlochs mit einer mittigen Verjüngung. The hole openings have a more compact shape than the bridge opening. For example, the perforations can be simply circular in terms of production technology formed and connected to each other by a longitudinal slot. Is possible also a keyhole opening with a step-free and offset-free contour, for example in the form of an elongated hole with a central taper.

Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben. Further advantageous embodiments of the invention are in the claims specified.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in: The invention is illustrated below with reference to the drawing Embodiments explained in more detail. The drawing shows in:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Lenkers nach der Erfindung in einer Blechkonstruktion, und in Fig. 1 shows a first embodiment of a handlebar according to the invention in a sheet metal construction, and in

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Lenkers nach der Erfindung in einer Schmiedekonstruktion. Fig. 2 shows a second embodiment of a handlebar according to the invention in a forged construction.

Das erste Ausführungsbeispiel zeigt in Fig. 1 einen Lenker 1 in Form eines Querlenkers für eine Fahrzeugradaufhängung, der in einer Blechkonstruktion ausgeführt ist. Im eingebauten Zustand in einer Radaufhängung ist der Lenker 1 über drei Anlenkpunkte gegen den Fahrzeugsaufbau sowie ein Fahrzeugrad abgestützt. The first embodiment shows in Fig. 1 a handlebar 1 in the form of a wishbone for a vehicle wheel suspension, which is designed in a sheet metal construction. In the installed state in a wheel suspension, the handlebar 1 is supported by three articulation points against the vehicle body and a vehicle wheel.

Der Lenker 1 umfaßt eine etwa L-förmige, im wesentlichen ebene Platine 2 mit zwei Schenkeln 3 und 4, die an ihren Rändern durch im wesentlichen senkrecht dazu angeordnete Blechstreifen 5, 6 und 7 versteift ist. Dabei erstrecken sich die an die Platine 2 angeschweißten Blechstreifen 5, 6 bzw. 7 jeweils zwischen zweien der Anlenkpunkte des Lenkers 1. Zum Zweck der Befestigung an einem Fahrzeugaufbau, Hilfsrahmen oder Fahrschemel sind an der Platine 2 weiterhin zwei Lagerabschnitte 8 und 9 vorgesehen, die zur Aufnahme von gummielastischen Lagern ausgebildet sind. Über den verbleibenden Anlenkpunkt am Ende 10 des Schenkels 4 wird der Lenker 1 an einem Radträger befestigt. The handlebar 1 comprises an approximately L-shaped, substantially flat plate 2 with two legs 3 and 4 , which is stiffened at its edges by sheet metal strips 5 , 6 and 7 arranged essentially perpendicular thereto. The sheet metal strips 5 , 6 and 7 welded to the circuit board 2 each extend between two of the articulation points of the handlebar 1 . For the purpose of attachment to a vehicle body, subframe or subframe, two bearing sections 8 and 9 are further provided on the circuit board 2 , which are designed to accommodate rubber-elastic bearings. The handlebar 1 is attached to a wheel carrier via the remaining articulation point at the end 10 of the leg 4 .

Wie Fig. 1 weiter entnommen werden kann, ist an dem zu dem Radträger führenden Schenkel 4 der Platine 2 eine Aussparung 11 mit einer definierten Umrißform ausgebildet, welche an ein Schlüsselloch erinnert. Diese Aussparung 11, im folgenden auch als Schlüssellochöffnung bezeichnet, setzt sich aus drei Öffnungsabschnitten zusammen, nämlich zwei voneinander beabstandeten Lochöffnungen 12 und 13 sowie einer diese verbindenden schmäleren und länglichen Stegöffnung 14. Damit ergibt sich ein Langloch mit einer mittigen Verjüngung. Das Langloch bzw. die Stegöffnung 14 orientiert sich dabei an der Haupterstreckungsrichtung des Schenkels 4. Das heißt, das Langloch bzw. die Stegöffnung 14 ist im wesentlichen parallel zu der Längsrichtung eines länglichen Lenkerabschnitts ausgerichtet. As can also be seen in FIG. 1, a recess 11 with a defined outline shape is formed on the leg 4 of the plate 2 leading to the wheel carrier, which recess reminds of a keyhole. This recess 11 , also referred to below as the keyhole opening, is composed of three opening sections, namely two spaced-apart hole openings 12 and 13 and a narrower and elongated web opening 14 connecting them . This creates an elongated hole with a central taper. The elongated hole or the web opening 14 is oriented in the main direction of extension of the leg 4 . That is, the elongated hole or the web opening 14 is aligned essentially parallel to the longitudinal direction of an elongated link section.

In dem Ausführungsbeispiel sind die Lochöffnungen 12 und 13 kreisförmig dargestellt, wobei die näher zu dem Ende 10 des Schenkels 4 liegende Öffnung eine etwas kleinere Fläche besitzt. Dies ist jedoch nicht zwingend. Vielmehr können auch beide Öffnungen gleichgroß oder in ihren Größenverhältnissen umgekehrt sein. Zudem ist es möglich, anstelle kreisförmiger Lochöffnungen 12 und 13 auch andere, im Verhältnis zu der länglichen Stegöffnung 14 kompakte Umrißformen vorzusehen. Die Stegöffnung 14 ist hier als Längsschütz mit konstanter Breite ausgebildet. Denkbar ist jedoch auch eine Variation der Breite des Schlitzes über die Länge der Stegöffnung, beispielsweise mit einer Verengung des Schlitzes in der Mitte. In the exemplary embodiment, the hole openings 12 and 13 are shown in a circle, the opening closer to the end 10 of the leg 4 having a somewhat smaller area. However, this is not mandatory. Rather, both openings can be the same size or their size ratios reversed. In addition, it is possible, instead of circular hole openings 12 and 13 , to provide other outline shapes which are compact in relation to the elongated web opening 14 . The web opening 14 is designed here as a longitudinal contactor with a constant width. However, a variation of the width of the slot over the length of the web opening is also conceivable, for example with a narrowing of the slot in the middle.

Durch die Schlüssellochöffnung wird das Verformungspotential des Lenkers 1 bis zur Bruchgrenze desselben erhöht. Insbesondere wird durch diese konstruktive Maßnahme die bauteilspezifische Bruchdehnung des Lenkers 1 verbessert, so daß für diesen und insbesondere für die Platine 2 bisher nicht einsetzbare, hochfeste Werkstoffe mit einer niedrigen materialspezifischen Bruchdehnung verwendet werden können. Through the keyhole opening, the deformation potential of the handlebar 1 is increased up to the breaking limit thereof. In particular, this constructive measure improves the component-specific elongation at break of the handlebar 1 , so that high-strength materials with a low material-specific elongation at break can be used for this and in particular for the circuit board 2 .

In dem Verbindungsbereich der beiden Schenkel 3 und 4 des Lenkers 1 ist an der Platine 2 weiterhin eine Kreisöffnung 15 vorgesehen. Diese am gebundenen Ende des Schenkels 3 liegende Kreisöffnung 15 korrespondiert mit einer weiteren Kreisöffnung 16 kleineren Durchmessers an dem Schenkel 3. Die beiden Kreisöffnungen 15 und 16 liegen dabei etwa spiegelsymmetrisch zu den Lochöffnungen 12 und 13 der Schlüssellochöffnung in bezug auf eine Winkelhalbierende der L-Form des Lenkers 1. Die Kreisöffnung 15 dient u. a. als Montagefreigang. In the connection area of the two legs 3 and 4 of the handlebar 1 , a circular opening 15 is also provided on the circuit board 2 . This circular opening 15 located at the bound end of the leg 3 corresponds to a further circular opening 16 of smaller diameter on the leg 3 . The two circular openings 15 and 16 are approximately mirror-symmetrical to the hole openings 12 and 13 of the keyhole opening with respect to an bisector of the L-shape of the handlebar 1 . The circular opening 15 serves, among other things, as an assembly clearance.

Das erste Ausführungsbeispiel zeigt einen einschaligen Lenker. Möglich ist jedoch auch eine mehrschalige Konstruktion mit einer Oberschale und einer Unterschale. Dabei können die Schlüssellochöffnungen in beiden Schalen, aber auch lediglich in einer der Schalen vorgesehen werden. The first embodiment shows a single-shell handlebar. However, it is also possible a multi-shell construction with an upper shell and a lower shell. there can the keyhole openings in both shells, but only in one of the Bowls are provided.

Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Lenkers 21 für ein Personkraftfahrzeug. Dieser Lenker 21 entspricht in seiner Grundform, das heißt in seiner Außenkontur sowie seinen Anlenkpunkten demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels. Im Unterschied dazu ist jedoch der Lenker 21 des zweiten Ausführungsbeispiels als integrales Schmiedeteil ausgebildet. Fig. 2 shows a second embodiment of a handlebar 21 for a passenger vehicle. This link 21 corresponds in its basic shape, that is to say in its outer contour and its articulation points, to that of the first exemplary embodiment. In contrast to this, however, the link 21 of the second exemplary embodiment is designed as an integral forged part.

Weiterhin unterscheidet sich bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die Anordnung der Aussparungen an dem Lenker, die nun näher erläutert werden. Furthermore, the arrangement of the differs in the second embodiment Cutouts on the handlebars, which will now be explained in more detail.

Wie Fig. 2 zeigt, weist der Lenker 21 einen etwa L-förmigen, im wesentlichen ebenen Abschnitt 22 mit zwei Schenkeln 23 und 24 auf, der an seinen Rändern durch im wesentlichen senkrecht dazu angeordnete Stege 25, 26 und 27 versteift ist. Die integral mit dem Abschnitt 22 ausgeführten Stege 25, 26 und 27 erstrecken sich jeweils zwischen zwei Anlenkpunkten des Lenkers 21. Seine aufbauseitige Befestigung erfolgt über zwei Lagerabschnitte 28 und 29, die zur Aufnahme von gummielastischen Lagern ausgebildet sind. Die Befestigung an einem Radträger erfolgt über den verbleibenden Anlenkpunkt am Ende 30 des Schenkels 24. As shown in FIG. 2, the handlebar 21 has an approximately L-shaped, essentially flat section 22 with two legs 23 and 24 , which is stiffened at its edges by webs 25 , 26 and 27 arranged essentially perpendicular to it. The webs 25 , 26 and 27 which are embodied integrally with the section 22 each extend between two articulation points of the link 21 . It is attached on the body side via two bearing sections 28 and 29 , which are designed to accommodate rubber-elastic bearings. The attachment to a wheel carrier takes place via the remaining articulation point at the end 30 of the leg 24 .

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel sind an dem ebenen Abschnitt 22 zwei Schlüssellochöffnungen vorgesehen, die jeweils in etwa in der Mitte eines Schenkels 23 bzw. 24 liegen. Diese Schlüssellochöffnungen setzen sich wiederum aus drei Öffnungsabschnitten zusammen, nämlich zwei voneinander beanstandeten Lochöffnungen 32 und 33 bzw. 35 und 36 sowie einer diese verbindenden schmäleren, länglichen Stegöffnung 34 bzw. 37. Das so gebildete Langloch bzw. dessen Stegöffnung 34 bzw. 37 orientiert sich an der Haupterstreckungsrichtung des jeweiligen Schenkels 23 bzw. 24. Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel können auch hier die Größe und Form der Lochöffnungen 32, 33, 35 und 36 variieren. Auch sind Abweichungen von der hier dargestellten Lagesymmetrie in bezug auf eine Winkelhalbierende des Lenkers 1 möglich. In the second exemplary embodiment, two keyhole openings are provided on the flat section 22 , each lying approximately in the middle of a leg 23 or 24 . These keyhole openings are in turn composed of three opening sections, namely two hole openings 32 and 33 or 35 and 36 spaced apart from one another and a narrower, elongated web opening 34 and 37 connecting them . The elongated hole formed in this way or its web opening 34 or 37 is oriented to the main direction of extension of the respective leg 23 or 24 . As in the first exemplary embodiment, the size and shape of the hole openings 32 , 33 , 35 and 36 can also vary here. Deviations from the positional symmetry shown here with respect to a bisector of the handlebar 1 are also possible.

Ergänzend ist in dem zweiten Ausführungsbeispiel in dem Verbindungsbereich der beiden Schenkel 23 und 24 eine zusätzliche Öffnung 38 vorgesehen. In addition, in the second exemplary embodiment, an additional opening 38 is provided in the connecting region of the two legs 23 and 24 .

Durch das gezielte Einbringen der Aussparungen wird auch hier auf besonders einfache Art und Weise die Verformungsfähigkeit des Lenkers 21 eingestellt. Eine aufwendige Optimierung der Außenkontur ist dann nicht mehr nötig, da entsprechende Optimierungserfolge über die definierten Schlüssellochöffnungen erheblich einfacher realisierbar sind. Die verbesserte Verformungsfähigkeit erlaubt überdies die Nutzung bisher nicht geeigneter, hochfester Werkstoffe oder Werkstoffe mit niedriger materialspezifischer Bruchdehnung. BEZUGSZEICHENLISTE 1 Lenker
2 Platine
3 Schenkel
4 Schenkel
5 Blechstreifen
6 Blechstreifen
7 Blechstreifen
8 Lagerabschnitt
9 Lagerabschnitt
10 Schenkelende
11 Aussparung
12 Lochöffnung
13 Lochöffnung
14 Stegöffnung
15 Kreisöffnung
16 Kreisöffnung
21 Lenker
22 ebener Abschnitt
23 Schenkel
24 Schenkel
25 Steg
26 Steg
27 Steg
28 Lagerabschnitt
29 Lagerabschnitt
30 Schenkelende
32 Lochöffnung
33 Lochöffnung
34 Stegöffnung
35 Lochöffnung
36 Lochöffnung
37 Stegöffnung
38 Öffnung
By specifically introducing the cutouts, the deformability of the handlebar 21 is set here in a particularly simple manner. A complex optimization of the outer contour is then no longer necessary, since corresponding optimization successes can be realized considerably more easily via the defined keyhole openings. The improved deformability also allows the use of previously unsuitable, high-strength materials or materials with low material-specific elongation at break. REFERENCE SIGN LIST 1 handlebar
2 circuit boards
3 legs
4 legs
5 metal strips
6 metal strips
7 metal strips
8 storage section
9 storage section
10 leg ends
11 recess
12 hole opening
13 hole opening
14 bridge opening
15 circular opening
16 circular opening
21 handlebars
22 flat section
23 legs
24 legs
25 bridge
26 footbridge
27 footbridge
28 storage section
29 storage section
30 leg end
32 hole opening
33 hole opening
34 bridge opening
35 hole opening
36 hole opening
37 bridge opening
38 opening

Claims

1. Handlebar, in particular wishbone for a wheel suspension of a motor vehicle, characterized in that the handlebar ( 1 ; 21 ) is designed as a multi-part sheet metal structure or as a forged part and that a so-called keyhole opening is provided on the handlebar ( 1 ; 21 ), which consists of two perforated openings ( 12 , 13 ; 32 , 33 , 35 , 36 ) spaced apart from one another and a narrower, elongated web opening ( 14 ; 34 , 37 ) connecting them.

2. Handlebar according to claim 1, characterized in that the hole openings ( 12 , 13 ; 32 , 33 , 35 , 36 ) are circular.

3. Handlebar according to claim 1 or 2, characterized in that the web opening ( 14 ; 34 , 37 ) is a longitudinal slot.

4. Handlebar according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Keyhole opening is an elongated hole with a central taper.

5. Handlebar according to one of claims 1 to 4, characterized in that the keyhole opening is provided on an elongated portion of the handlebar ( 1 ; 21 ) and the elongated web opening ( 14 ; 34 , 37 ) substantially parallel to the longitudinal direction of the elongated handlebar portion is aligned.

6. Handlebar according to one of claims 1 to 5, characterized in that the handlebar ( 1 ; 21 ) is L-shaped and has two elongated legs ( 3 , 4 ; 23 , 24 ), with at least one of the legs ( 3rd , 4 ; 23 , 24 ) a web opening ( 14 ; 34 , 37 ) is provided.

7. Handlebar according to claim 6, characterized in that the elongated web opening ( 14 ; 34 , 37 ) is aligned substantially parallel to the main direction of extension of the associated leg ( 3 , 4 ; 23 , 24 ).

8. Handlebar according to claim 6 or 7, characterized in that at the ends of the legs ( 3 , 4 ; 23 , 24 ) and in the connection region of the legs each have a pivot point for coupling to a vehicle body or wheel carrier is provided.

9. Handlebar according to one of claims 1 to 8, characterized in that an additional opening ( 15 ; 38 ) is provided in the connecting region of the legs ( 3 , 4 ; 23 , 24 ).