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Die
Erfindung betrifft einen Lenker nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren
zu Herstellung desselben nach Anspruch 7.
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Aus
der Patentschrift
DE
42 16 640 C2 ist ein einstückiger „gefalteter" Lenker bekannt,
mit einem in seinen Endbereichen Lageraufnahmen aufweisenden Lenkerkörper, der
aus einem Lenkerelement mit deckungsgleich gefalteten Teilbereichen
gebildet ist, die durch Schweißung
längs der
Ränder
zu einem Kastenprofil gegeneinander fixiert sind und die durch gerundete
Ausformung einer Biegefalte eine endseitige Lageraufnahme bilden.
Die Fertigung eines derart aus einem Stück durch Faltung hergestellten
Lenkers ist aufwendig.
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Aus
der
EP 0 913 277 A1 ist
ein aus einem einstückigen
Rohr gebogener Dreieckslenker bekannt.
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Aus
der gattungsbildenden
GB
2 205 074 A ist ein aus zwei Profilen aufgebauter Querlenker
bekannt. Die Profile sind an Flanschflächen miteinander verbunden.
Der Querlenker weist als Löcher
im Tragarm ausgeführte
Ausnehmungen auf, die mit einem Rand versehen sind. Dieser Rand
bildet eine Fassung oder Hülse
zur Aufnahme von Lagern. Längsachsen
der zylinderförmigen
Lageraufnahmen stehen senkrecht auf einer von den Flanschflächen aufgespannte
Ebene.
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Aufgabe
der Erfindung ist es demgegenüber einen
Lenker in Leichtbauweise und ein Verfahren zu dessen Herstellung
bereitzustellen, der sich durch hohe Leistungsfähigkeit und kompakte Bauweise auszeichnet,
der kostengünstig
in der Herstellung ist und der Lageraufnahmen mit einer gemeinsamen Längsachse
ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Lenker mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Der
erfindungsgemäße Lenker
zeichnet sich dadurch aus, dass die beiden Lenkerelemente jeweils
an einem der Enden der Tragarme in Kröpfungen münden, wobei die Kröpfungen
eines Tragarms zusammen jeweils eine quer zum Tragarm ausgerichtete
hohlzylinderförmige
Aufnahme bilden in der jeweils eine Buchse zur Aufnahme eines Lagers
angeordnet ist und wobei die gemeinsame Achse der hohlzylinderförmigen Aufnahmen
in der von den Tragarmen aufgespannten Ebene liegt. Die Profile der
beiden Lenkerelemente sind derart miteinander verbunden, dass ihre
Schenkel nach außen
weisen und die Rücken
miteinander in Kontakt stehen. Der Lenker ist vorzugsweise aus Stahl
oder Leichtmetall hergestellt. Diese Materialien haben den Vorteil,
dass mit ihnen der Lenker in Leichtbauweise herstellbar ist. Die
beiden Lenkerelemente bilden an einem der Enden der Tragarme Kröpfungen.
Die Kröpfungen dienen
dazu, Buchsen für
Lager aufzunehmen. Vorteilhaft ist dabei, dass die Kröpfungen
Ausformungen der einteilig hergestellten Lenkerelemente sind. Somit
ist eine exakte Positionierung der Lager am Lenker und der Lager
zueinander sicherstellt. Vorzugsweise werden als Lager Gummilager
eingesetzt.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung sind die Profile als U-Profile ausgebildet. Indem die
beiden U-förmigen
Lenkerelemente Rücken
gegen Rücken
miteinander verbunden werden ergibt sich ein H-förmiger Gesamtquerschnitt. Diese
Form liefert eine besonders hohe Biegesteifigkeit bei gleichzeitig
geringem Gewicht und bei kompakter Bauweise.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist mindestens eines der
beiden Lenkerelemente im Bereich des Rückens eine Ausnehmung auf und sind
die Lenkerelemente im Bereich der Ausnehmung miteinander verschweißt. Im Bereich
der Ausnehmungen grenzen die Lenkerelemente aneinander. Das hat
den Vorteil, dass durch die Ausnehmung die beiden Lenkerelemente
von der selben Seite von außen
zugänglich
und miteinander verschweißbar sind.
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Von
Vorteil ist auch, dass die beiden Tragarme der Lenkerelemente mit
Abstand von den Kröpfungen
in je einem gemeinsamen Grundschenkel enden, wobei am radseitigen
Ende mindestens eines Grundschenkels eine Aufnahme für ein Kugelgelenk vorgesehen
ist. Damit ist der Lenker wahlweise auf der rechten oder der linken
Seite des Kraftfahrzeuges einsetzbar ist, wobei nur das Kugelgelenk
und gegebenenfalls das Befestigungsmittel spiegelverkehrt angebaut
und befestigt werden müssen.
Hierdurch kann die Bauteilvielfalt verringert werden.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die aus den Lenkerelementen
gebildeten Tragarme sowie die Buchsen und/oder Lager symmetrisch
aufgebaut und angeordnet. Beispielsweise sind die Lenkerelemente
baugleich oder unterscheiden sich nur in ihren Ausnehmungen. Dies
hat den Vorteil, dass die beiden Lenkerelemente kostengünstig im
gleichen Verfahren mit dem gleichen Werkzeug beziehungsweise auf
der gleichen Form hergestellt werden können. Bei Verwendung gleicher
Buchsen und Lager werden durch den geringeren logistischen Aufwand
und die größere Stückzahl die
Herstellkosten reduziert.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung wird als Material zur Herstellung
Leichtmetallblech, beispielsweise Aluminiumblech eingesetzt. Der
Vorteil liegt dabei in der leichten Bauweise bei gleichzeitig hoher Tragfähigkeit
sowie in der einfachen und kostengünstigen Herstellung und Bearbeitung.
Außerdem
ist Blech leicht verfügbar
und als Coil auch in großen Mengen
platzsparend zu bevorraten. In einem Umformungsprozess werden die
Blechteile zu Lenkerelementen mit einem Rücken und Schenkel aufweisenden
Profil und mit Kröpfungen
und einer Aufnahme umgeformt. In Ausgestaltung des Verfahrens weist
der Umformungsprozeß die
Schritte Vorverformen und Endverformen auf. Vorteilhaft werden beide Lenkerelemente
im gleichen Verfahren und gegebenenfalls auf den gleichen Maschinen
hergestellt.
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Nach
einem weiteren Vorschlag der Erfindung wird die Aufgabe durch ein
Verfahren nach Anspruch 7 gelöst.
Für das
erfindungsgemäße Verfahren
werden in die Kröpfungen
des ersten Lenkerelements Lager eingesetzt. Anschließend wird
das zweite Lenkerelement so mit dem erstem Lenkerelement verbunden,
dass die Kröpfungen
der beiden Lenkerelemente an jedem Tragarm eine im Wesentlichen geschlossene
Aufnahme für
die Lager bilden. Der Vorteil eines solchen Verfahrens liegt in
der einfachen Herstellung bei gleichzeitig geringer Anzahl von Bauteilen.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung werden bei dem Verfahren Ausnehmungen in mindestens
eines der Lenkerelemente eingebracht. Dies kann beispielsweise durch
Stanzen, Fräsen
oder Schneiden erfolgen. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass
alle Ausnehmungen mit dem selben Verfahren und einem einzigen Verfahrensschritt
eingebracht werden können.
Sind die beiden Lenkerelemente bis auf die Ausnehmungen gleich,
so braucht nur der Schritt variiert zu werden, in dem die Ausnehmungen
eingebracht werden. Beispielsweise wird das Stanzwerkzeug durch
ein anderes ausgetauscht oder dieser Schritt wird ersatzlos weggelassen.
Die Ausnehmungen sind vorzugsweise als Löcher beziehungsweise Langnuten
ausgestaltet. Sie dienen der Verbindung der Lenkerelemente untereinander
sowie mit anderen Bauteilen wie dem Kugelgelenk oder mit Fahrzeugteilen.
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In
einer besonders günstigen
Ausgestaltung des Verfahrens werden anschließend die beiden Lenkerelemente
mit aneinander anliegenden Rücken und
nach außen
weisenden Schenkeln miteinander verbunden. Dadurch sind die Buchsen
und die Kugelgelenkhalterung formschlüssig aufgenommen. In weiterer
Ausgestaltung der Erfindung werden bei dem Verfahren die Buchsen
jeweils mit mindestens einem der beiden Lenkerelemente verschweißt. Somit
sind die Buchsen mit den Trägerarmen
des Lenkers fest verbunden. Vorzugsweise werden die Buchsen mit
dem Bauteil verbunden, das auch die Ausnehmungen an den Tragarmen
aufweist. Das hat den Vorteil, dass alle Schweißnähte von derselben Seite her
eingebracht werden können
und der Lenker beim Schweißen
nicht gedreht werden muss. Vorzugsweise werden dabei die Buchsen
mit den zugehörigen Kröpfungen
verschweißt.
Hierdurch sind die Buchsen für
das Lager drehfest und unverschieblich mit dem Lenker verbunden.
Das hat den Vorteil, dass kein Spiel zwischen Lenker und Buchsen
die Lagerung des Lenkers beeinflusst. In weiterer Ausgestaltung des
Verfahrens wird die Schweißnaht
in einer dafür vorgesehenen
Ausnehmung angeordnet. Ebenso wie bei der Verbindung von zwei Lenkerelementen erleichtert
eine im Tragarm angeordnete Ausnehmung auch bei der Verbindung von
Lenkerelement und Buchse das Verschweißen.
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In
einer Ausführungsform
wird bei dem Verfahren mindestens ein Lenkerelement mit der Kugelgelenkhalterung
verschraubt. Dabei ist die Herstellung und der Zusammenbau der Anbauteile
und der Lenkerelemente ein unabhängiger
Herstellungsschritt, der auch von der Lenkerherstellung räumlich getrennt
durchgeführt
werden kann. Somit ist es möglich,
Lenker und Kugelgelenk getrennt vorzuhalten und erst kurz vor der
Montage je nach Bedarf als linken oder rechten Lenker zusammenzubauen.
Weiter ist es möglich
einen bereits fertiggestellten Lenker für einen Einsatz auf der anderen
Seite des Fahrzeuges umzurüsten.
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Im
Folgenden wird anhand der Zeichnungen eine Ausgestaltung der Erfindung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen
Lenker in der Draufsicht,
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2 einen
Schnitt durch den Tragarm des Lenkers entlang der Linie II-II der 1,
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3 eine
Detailansicht des Grundschenkels des Lenkers in Draufsicht,
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4 eine
Detailansicht des Grundschenkels des Lenkers in Seitenansicht,
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5 einen
Lenker für
die rechte Seite in Seitenansicht,
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6 einen
Lenker für
die linke Seite in Seitenansicht.
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Die
Erfindung betrifft einen Lenker 10, insbesondere einen
Doppelquerlenker für
ein Kraftfahrzeug. Ein solcher Lenker 10 dient der beweglichen Anbindung
des Radträgers
an den Fahrzeugkörper. In 1 ist
ein oberer Doppelquerlenker dargestellt. Der Lenker 10 ist
in der Draufsicht U-förmig
gestaltet. Diese Grundform wird von zwei als Tragarme 11, 12 ausgeführten Seitenschenkeln
gebildet, die von einem Grundschenkel 13 ausgehen. Dabei
ist diese Grundform leicht unsymmetrisch ausgebildet. Die Tragarme 11, 12 sind
annährend
gleich ausgebildet und parallel zueinander angeordnet. Der Grundschenkel 13 ist
mit einer keilförmigen
Ausnehmung 31 versehen. Sie dient zur Aufnahme eines Kugelgelenkes 32.
Das in die keilförmige
Ausnehmung 31 eingesetztes Kugelgelenk 32 ergänzt die
Form des Grundschenkels 13 zu einem Dreieck. Das Kugelgelenk 32 ist
zum rechten Tragarm 12 hin verschoben angeordnet, wodurch
der Grundschenkel 13 unsymmetrisch ist. Die Tragarme 11, 12 weisen
in den dem Kugelgelenk 32 gegenüberliegenden Endbereichen Buchsen 26, 27 auf.
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Der
Lenker 10 wird aus zwei Lenkerelementen 14, 15 gebildet.
Das erste Lenkerelement 14 entspricht in der Draufsicht
in seiner U-förmigen
Grundform der des Lenkers 10. An ihren Endbereichen münden die
Tragarme 11, 12 in der Seitenansicht in Kröpfungen 23, 24.
Der Übergang
zwischen den Tragarmen 11, 12 und den Kröpfungen 23, 24 ist
als kreissegmentförmige
Biegung 20 gestaltet, die aus der Tragarmebene heraustritt.
Die Kröpfungen 23, 24 haben
die Form eines Hohlzylindersegments, das quer zum Tragarm ausgerichtet
ist. Die gemeinsame Achse 30 dieser Hohlzylindersegmente
liegt in der Tragarmebene. Wie in 2 dargestellt,
weist das erste Lenkerelement 14 im Querschnitt ein U-förmiges Profil
mit einem Rücken 17 und
zwei annähernd rechtwinklig
vom Rücken 17 ausgehenden
Schenkeln 19 auf. Im Querschnitt bildet der Rücken 17 zumindest
in der Mitte eine plane Fläche 18.
Zu den Seiten hin kann der Rücken
wie in 2 dargestellt gebogen sein. Die Schenkel 19 des
Profils sind annähern
senkrecht zur planen Fläche 18 des
Rückens 17 angeordnet.
Wie in der Seitenansicht in 5 und 6 dargestellt
ist die Länge
der Schenkel 19 nicht immer gleich. Im Bereich des Grundschenkels 13 ist die
Länge der
Schenkel 19 niedriger. Entlang der Tragarme 11, 12 ist
die Länge
der Schenkel 19 annähernd
gleichbleibend. Im Übergang
zwischen den Tragarmen 11, 12 und den Kröpfungen 23, 12 wird das
Profil 16 in einer kreissegmentförmigen Biegung 20 nach
oben geführt.
An dieser Stelle sind die Schenkel 19 des U-Profils am
längsten.
Zu den Kröpfungen 23, 24 hin
nimmt die Länge
der Schenkel 19 wieder ab. Das zweite Lenkerelement 15 ist
in den Außenkonturen
spiegelsymmetrisch zum ersten Lenkerelement 14. Wie in 2 dargestellt
ist sein Profil 16 dem des ersten Lenkerelementes 14 annähernd gleich.
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In
weiterer Ausgestaltung kann das Profil 16 L-förmig oder
T-förmig ausgebildet
sein.
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Wie
in 2, 5 und 6 dargestellt liegen
die Lenkerelemente 14, 15 mit den Rücken 17 ihrer
Profile 16 aneinander an. An ihren Rändern schließen die
Lenkerelemente 14, 15 bündig miteinander ab. Die beiden
Lenkerelemente 14, 15 sind, wie in 5 und 6 dargestellt,
derart gegeneinander angeordnet, dass ihre Kröpfungen 23, 24 zusammen
an jedem der beiden Tragarme 11, 12 eine hohlzylinderförmige Aufnahme 25 bilden.
Die Verbindung zwischen den Rücken 17 der
beiden Lenkerelemente 14, 15 erfolgt stoffschlüssig über die
gesamte plane Fläche 18,
an mehreren Punkten durch ein formschlüssiges Befestigungselement
und/oder indem man die Rücken 17 an
ihren Rändern
miteinander verbördelt
oder verschweißt.
Gemäß der in 1 und 2 dargestellten
Ausführungsform
ist die Verbindung geschweißt.
Dazu weist das erste Lenkerelement 14 mittig im Rücken 17 der
Tragarme 11, 12 angeordnete Ausnehmungen 21 auf.
In diesen Ausnehmungen 21 sind Schweißnähte angeordnet, welche die
beiden Lenkerelemente 14, 15 miteinander verbinden.
Bevorzugt steht der Ausnehmung 21 des einen Lenkerelements 14 die
geschlossene plane Fläche 18 des
Rückens 17 anderen
Lenkerelements 15 gegenüber.
In diesem Fall wird die Ausnehmung 21 zumindest teilweise
mit einem Schweißpunkt
oder einer Schweißnaht
gefüllt.
Wenn eine Ausnehmung 21 des ersten Lenkerelements 14 mit
einer Ausnehmung 21 des zweiten Lenkerelements 15 in
Kontakt steht, so werden die Ränder
der beiden Ausnehmungen 21 miteinander verschweißt und die
Ausnehmung 21 bleibt erhalten. Im Fall einer mittigen Ausnehmung 21 und
einer hierin angeordneten Schweißnaht muss nur eine Schweißnaht in
der Mitte statt zwei an den Rändern
durchgeführt
werden. Damit ist die Verbindung schneller und billiger herstellbar.
Dieser Ausgestaltung liegt weiterhin die Erkenntnis zugrunde, dass
die Schweißnähte ungefähr im Bereich der
neutralen Faser der auf Biegung beanspruchten Rücken 17 der Tragarme 11, 12 liegen.
Somit werden die Schweißnähte erfindungsgemäß geringer
mechanischer Beanspruchung ausgesetzt. In weiterer Ausgestaltung
der Erfindung ist die Ausnehmung 21 als Langnut ausgeführt. Die
Langnut ist in Richtung der Tragarme orientiert. Damit ist es möglich, die
beiden Lenkerelemente 14, 15 durch eine in der
Langnut angeordnete lange Schweißnaht miteinander zu verbinden.
Vorteil gegenüber
Punktschweißungen
ist die größere Verbindungsfläche, die
Kräfte
besser aufnehmen und verteilen kann. Des weiteren sind die Lenkerelemente 14, 15 im
Bereich des Kugelgelenks 32 miteinander verschraubt.
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In
den von den Kröpfungen 23, 24 der
beiden Lenkerelemente 14, 15 gebildeten hohlzylinderförmigen Aufnahmen 25 sind
Buchsen 26, 27 angeordnet, in denen sich Lager 28, 29 in
Form von Gummilagern befinden. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind
die Lager 28, 29 in die Buchsen 26, 27 eingepresst.
Die Kröpfungen 23, 24 des
ersten Lenkerelements 14 weisen mittig angeordnete Ausnehmungen 22 in
Form von Langnuten auf. In diesen Ausnehmungen 22 sind
Schweißnähte angeordnet,
die das Lenkerelement 14 mit den Buchsen 26, 27 verbinden. Hierdurch
sind die Buchsen 26, 27 mit dem Bauteil 14 starr
verbunden. Damit sind die durch Presspassung mit den Buchsen 26, 27 verbundenen
Lager 28, 29 nur in dem Maße in den Buchsen 26, 27 drehbar
und verschieblich, wie es aufgrund der konstruktiven Auslegung der
Lager 28, 29 vorgesehen ist. Der Lenker 10 ist
damit beweglich und elastisch über
die Lager 28, 29 an das Fahrgestell des Fahrzeuges
angebunden.
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Die
Kröpfungen 23, 24 zweier
Lenkerelemente 14, 15, die gemeinsam eine hohlzylinderförmige Aufnahme 25 bilden,
sind jeweils an ihren Enden durch eine Schweißnaht 37 miteinander
verbunden.
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Wie
in 1 dargestellt ist am Grundschenkel 13 des
Lenkers 10 ist in einer keilförmigen Ausnehmung 31 das
Kugelgelenk 32 angeordnet. Dazu ist der Rücken 17 der
Lenkerelemente 14, 15, wie in 3 und 4 dargestellt,
im Bereich der keilförmigen
Ausnehmung 31 als Aufnahme 34 für das Kugelgelenk 32 ausgeformt.
Die Aufnahmen 34 bilden eine Lücke zwischen den Lenkerelementen 14, 15,
in die eine am Kugelgelenk 32 angeordnete Kugelgelenkhalterung 33 eingebracht
ist. Die Aufnahmen 34 und die Kugelgelenkhalterung 33 weisen
Bohrungen 36 für
Befestigungsmittel 35 auf. Als Befestigungsmittel 35 dienen
Schrauben. Der mit der Radaufhängung verbundene
Zapfen des Kugelgelenks 32 ist senkrecht zur Tragarmebene
angeordnet. Es bindet den Lenker 10 beweglich und elastisch
an das Rad an.
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6 zeigt
einen Lenker 10 für
die linke Seite. Ein Lenker 10 für die linke Fahrzeugseite unterscheidet
sich von einem Lenker 10 für die rechte Fahrzeugseite,
wie der Vergleich zwischen 5 und 6 zeigt
dadurch, dass der Zapfen des Kugelgelenks 32 in 5 nach
links und in 6 nach rechts weist. Dazu wird
das Kugelgelenk 32 mit seiner Kugelgelenkhalterung 33 sowie
den Schrauben 35 zur Befestigung spiegelverkehrt an den
Lenker 10 angebaut.