DE10229919A1

DE10229919A1 - Lenker in Rohr-Schweiß-Konstruktion für eine Fahrzeugradaufhängung

Info

Publication number: DE10229919A1
Application number: DE2002129919
Authority: DE
Inventors: Herbert Ruholl; Sven Steinel
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-07-04
Filing date: 2002-07-04
Publication date: 2004-01-15

Abstract

Ein Lenker (1) in Rohr-Schweiß-Konstruktion für eine Fahrzeugradaufhängung umfaßt ein erstes Rohrstück (2) und ein zweites Rohrstück (3) mit jeweils zwei Enden, bei denen jeweils ein Ende zur Anbindung an einen Radträger und ein Ende zur Anbindung an einen Abschnitt des Fahrzeugaufbaus vorgesehen ist. Der Lenker (1) umfaßt weiterhin ein Verbindungsstück (4) in Form eines profilierten Blechformteils, das mit den Rohrstücken (2, 3) verschweißt ist. Dabei sind die Wanddicken der Rohrstücke (2, 3) und des Verbindungsstücks (4) jeweils individuell beanspruchungskonform dimensioniert.

Description

Hierzu wird ein Lenker der eingangs genannten Art vorgeschlagen, der im folgenden umfaßt:
ein erstes Rohrstück mit zwei Enden, bei dem ein Ende zur Anbindung an einen Radträger und ein Ende zur Anbindung an einen Abschnitt des Fahrzeugaufbaus vorgesehen ist, ein zweites Rohrstück mit zwei Enden, bei dem ein Ende zur Anbindung an den Radträger und ein Ende zur Anbindung an den Abschnitt des Fahrzeugaufbaus vorgesehen ist, und mindestens ein Verbindungsstück in Form eines profilierten Blechformteils, das mit dem ersten Rohrstück und dem zweiten Rohrstück verschweißt ist, wobei die Wanddicken der Rohrstücke und des bzw. der Verbindungsstücke jeweils individuell beanspruchungskonform dimensioniert sind.
Durch die vorgenommene Aufteilung des Lenkers in verschiedene Einzelelemente läßt sich auf besonders einfache Weise, nämlich mit einer geringen Anzahl von Elementen eine gute Anpassung an die auftretenden Beanspruchungen realisieren. So können für die Rohrstücke und das bzw. die Verbindungsstücke unterschiedliche Wanddicken und gegebenenfalls auch unterschiedliche Werkstoffe gewählt werden. Die Schnittstellenbildung erlaubt eine sehr einfache Fertigung der Einzelelemente, die dann schweißtechnisch zu einer Gesamtheit vereinigt werden. Hierdurch wird ein günstiger Kompromiß in bezug auf eine durchgängig optimierte Wanddickengestaltung einerseits und eine möglichst einfache Herstellbarkeit andererseits erzielt. Es ist hier also nicht nötig, den Lenker an jeder einzelnen Stelle in seiner Wanddicke zu optimieren, um eine deutliche Gewichtseinsparung beispielsweise gegenüber einem Guß-Lenker zu erreichen.
Die hier vorgenommene Optimierung wertet insbesondere die Kriterien Gewicht des Lenkers, Bauelementanzahl, Schnittstellenbindung, Bauteilbeanspruchung und Fügetechnik mit einer hohen Wichtung.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann ein einteiliges Verbindungsstück eingesetzt werden, das dem Lenker durch seine Profilierung eine hohe Biege- und Torsionssteifigkeit verleiht.
Bevorzugt werden die Rohrstücke in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet hintereinanderliegend angeordnet, woraus ein flacher Aufbau resultiert.
Dabei kann das in Fahrzeuglängsrichtung vornliegende Rohrstück in Vertikalrichtung flachgedrückt sein.
Wird das im Fahrzeuglängsrichtung hintenliegende Rohrstück flachgedrückt, so erfolgt dies vorzugsweise in Fahrzeuglängsrichtung.
Im Hinblick auf eine Gewichtsoptimierung hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung zumindest das vornliegende Rohrstück eine größere Wanddicke als das bzw. die Verbindungsstücke aufweist.
Die einzelnen Elemente des Lenkers können im Prinzip mit einer Vielzahl von bekannten Schweißverfahren miteinander verbunden werden. Bevorzugt kommt hier jedoch das MAG-Schweißen zum Einsatz.
Die Rohrstücke sind jeweils aus einem einzigen Stück, beispielsweise aus Rohr-Rohlingen durch Innenhochdruckumformung oder durch ein Rohrbiegeverfahren, herstellbar. Es ist jedoch auch möglich, gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung eines oder beide Rohrstücke als rohrförmige Blechkonstruktion auszubilden. Dabei werden die rohrförmigen Blechkonstruktionen bevorzugt aus Elementen unterschiedlicher Wanddicken zusammengefügt, um eine nähere Anpassung an die auftretenden Belastungen vorzunehmen. In diesem Fall wird dem Kriterium einer belastungskonformen Konstruktion ein etwas stärkeres Gewicht als dem Kriterium der Elementanzahl und des Fertigungsaufwands eingeräumt.
In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Endung ist an dem in Fahrzeuglängsrichtung vornliegenden Rohrstück ein Auflageteller für eine Fahrzeugtragfeder abgestützt. Damit wird eine besonders günstige Krafteinleitung für die zugehörige Fahrzeugtragfeder erzielt.
Entsprechend kann an dem in Fahrzeuglängsrichtung hintenliegenden Rohrstück eine Anbindungskonsole für einen Stabilisator oder eine Stabilisator-Koppelstange vorgesehen werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1 einen Lenker in Rohr-Schweiß-Konstruktion für eine Fahrzeugradaufhängung nach der Erfindung einer Ansicht von oben,
2 einen Schnitt durch das profilierte Verbindungsstück des Lenkers entlang der Linie I-I in 1,
3 einen Schnitt entsprechend 2 durch eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels, und in
4 einen Schnitt entsprechend 2 durch eine weitere Abwandlung des Ausführungsbeispiels.
Das Ausführungsbeispiel in den 1 und 2 zeigt einen als Querlenker ausgebildeten Lenker 1 in Rohr-Schweiß-Konstruktion für eine Fahrzeugradaufhängung. Dieser Lenker 1 ist einerseits an einem Radträger und andererseits an einen Abschnitt des Fahrzeugaufbaus angelenkt. Die fahrzeugseitige Anlenkung kann dabei unmittelbar an der Karosserie oder aber an einen mit der Karosserie verbundenen Hilfsrahmen oder Fahrschemel erfolgt.
Der Lenker 1 nach dem Ausführungsbeispiel ist aus mehreren, vorzugsweise aus Stahlblech gefertigten Elementen zusammengefügt. Dabei sind die Schnittstellen der einzelnen Elemente unter den Gesichtspunkten einer möglichst geringen Anzahl von Elementen sowie einer belastungskonformen Dimensionierung gewählt, um ein möglichst geringes Bauteilgewicht bei hoher Biege- und Torsionssteifigkeit zu realisieren.
Dazu weist der Lenker 1 ein erstes, in Fahrzeuglängsrichtung vornliegendes Rohrstück 2, ein zweites, in Fahrzeuglängsrichtung hintenliegendes Rohrstück 3 sowie weiterhin ein profiliertes Verbindungsstück 4 auf. Diese liegen im wesentlichen in einer gemeinsamen Hauptebene und bilden somit eine flache Struktur.
Sowohl das erste Rohrstück 2 als auch das zweite Rohrstück 3 besitzen an ihren Enden jeweils eine Anbindung an den Radträger sowie weiterhin eine Anbindung an einen Abschnitt des Fahrzeugaufbaus. Dabei liegen die fahrzeugseitigen Anlenkpunkte (Lagerbuchsen 6 und 11) weiter auseinander, als die radseitigen Anlenkpunkte, so daß sich in der Draufsicht eine Trapezform ergibt.
Das erste Rohrstück 2 ist aus einem rohrförmigen Rohling hergestellt, beispielsweise durch Innenhochdruckumformung, und ist in Vertikalrichtung flachgedrückt. Es weist somit einen in etwa rechteckigen, kastenförmigen Querschnitt auf. Die radseitige Anbindung 5 ist hier als bogenförmige Ausnehmung bzw. Klammer ausgestaltet. Für die fahrzeugseitige Anbindung ist an das Ende des ersten Rohrstücks 2 eine Lagerbuchse 6 angeschweißt, die nach oben von dem ersten Rohrstück 2 absteht und deren Schwenkachse A sich im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt. Weiterhin weist das erste Rohrstück 2 einen Doppelknick auf. In der Draufsicht ergibt sich somit grob eine S-Form.
An dem ersten Rohrstück 2 ist überdies ein Auflageteller 7 für eine hier nicht näher dargestellte Fahrzeugtragfeder vorgesehen. Der Auflageteller 7 stützt die Fahrzeugtragfeder in Richtung einer zu der Haupterstreckungsebene des Lenkers 1 im wesentlichen senkrechten Achse D ab und weist zur Zentrierung der Fahrzeugtragfeder mittig einen Vorsprung 8 auf. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Auflageteller 7 an einer Flachseite 9 des ersten Rohrstücks 2 angeschweißt.
Das zweite, in Fahrzeuglängsrichtung hintenliegende Rohrstück 3 ist wie das erste Rohrstück 2 ebenfalls aus einem rohrförmigen Rohling hergestellt. Im Unterschied zu letzterem ist jedoch das zweite Rohrstück 3 in Fahrzeuglängsrichtung flachgedrückt. Sowohl für die radseitige als auch für die fahrzeugseitige Anbindung ist an dem zweiten Rohrstück 3 jeweils eine Lagerbuchse 10 bzw. 11 angeschweißt. Während die Schwenkachse C der radseitigen Lagerbuchse 10 im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet ist, verläuft die Schwenkachse B der fahrzeugseitigen Lagerbuchse unter einem spitzen Anstellwinkel zu der Fahrzeuglängsrichtung. Die S-Form des zweiten Rohrstücks 3 ist dementsprechend weniger stark ausgebildet.
Wie 1 weiterhin entnommen werden kann, ist an der in Fahrzeuglängsrichtung hintenliegenden Flachseite 12 des zweiten Rohrstücks 3 eine Konsole 13 vorgesehen, die als Anbindung für einen Stabilisator oder eine Stabilisatorkoppelstange dient.
Sowohl die Lagerbuchse 10 und 11 als auch die Konsole 13 sind an das zweite Rohrstück 3 angeschweißt.
Zwischen den Rohrstücken 2 und 3 ist das bereits erwähnte Verbindungsstück 4 eingefügt, das hier als zweiteiliges Blechformteil ausgebildet ist, jedoch auch einteilig ausgebildet sein kann. 2 zeigt einen Schnitt durch das Verbindungsstück 4. Wie in 2 gezeigt ist, weist das Verbindungsstück 4 ein erstes Blechelement 4a auf, das im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist, sowie ein zweites Element 4b, das aus einem Blechstück zu einem Hohlstück gebogen ist. Das Hohlstück 4b ist zwischen den Schenkeln des U-förmigen Blechelements 4a eingegliedert und mit diesem verschweißt. Im Verbund mit den Rohrstücken 2 und 3 wird so eine hohe Biege- und Torsionssteifigkeit erhalten.
Das Verbindungsstück 4 ist an seinen Seitenkanten der Kontur der Rohrstücke 2 und 3 angepaßt und an diesen Kanten mit den Rohrstücken 2 und 3 verschweißt. Die entsprechenden Schweißnähte 14, 15, 16 und 15 sind vorzugsweise durch MAG-Schweißen in Zweidrahttechnik hergestellt.
Im Hinblick auf ein geringes Bauteilgewicht sind die Wanddicken der Rohrstücke 2 und 3 und des Verbindungsstücks 4 jeweils individuell beanspruchungskonform dimensioniert. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist das vornliegende Rohrstück 2 eine größere Wanddicke als das Verbindungsstück 4 und das hintenliegende Rohrstück 3 auf.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist das vornliegende, durch Innenhochdruckumformung hergestellte Rohrstück 2 eine Wanddicke im Bereich von 3 bis 4 mm, bevorzugt von 3,5 mm auf. Das hintenliegende Rohrstück 3 ist in einem Rohrbiegeverfahren hergestellt. Seine Wanddicke liegt zwischen 1,75 bis 2,25 mm, vorzugsweise bei 2 mm. Die Wanddicke des Verbindungsstücks 4 liegt zwischen 1,5 und 3 mm. Hier ist für das U-förmige erste Blechelement 4a eine kleinere Wanddicke von 1,75 mm und für das zweite Element 4b eine größere Wanddicke von 2,75 mm gewählt, so daß zur Radseite hin eine höhere Steifigkeit besteht. Für den angesetzten Auflageteller 7 und die Konsole 13 werden Wanddicken in der Größenordnung von etwa 2,5 mm vorgesehen.
Prinzipiell ist es möglich, sowohl das Verbindungsstück 4 als auch die Rohrstücke 2 und 3 jeweils durch mehrere Elemente in Blechkonstruktion herzustellen, wobei die Elemente der Blechkonstruktion durch Schweißen, vorzugsweise MAG-Schweißen miteinander verbunden sind.
Dabei ist es nicht unbedingt erforderlich, daß die Rohrstücke 2 bzw. 3 eine geschlossene Rohrform aufweisen. Möglich sind auch rohrförmige Blechkonstruktionen in Schalenbauweise, wobei seitliche Öffnungen vorhanden sein können.
Die gegebenenfalls mehrteilige Ausbildung der Rohrstücke 2 bzw. 3 und/oder des Verbindungsstücks 4 erlaubt eine bessere Anpassung an die auftretenden Belastungen im Hinblick auf die Wanddicken und Werkstoffauswahl. Jedoch geht dies auf Kosten der Bauelementanzahl und des Fertigungsaufwands.
Mit dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird in bezug auf diese Parameter ein besonders günstiger Kompromiß für einen Lenker 1 erhalten, der bei günstigen Herstellungsmöglichkeiten und geringem Gewicht eine hohe Biege- und Torsionssteifigkeit aufweist.
In einer ersten Abwandlung des Ausführungsbeispiels kann das Verbindungsstück 4' auch durch zwei separate Hohlstücke 4a' und 4b' dargestellt werden, wie dies in 3 gezeigt ist. Die Hohlstücke 4a' und 4b' verlaufen im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung und können beispielsweise wie das zweite Element 4b in 2 durch Biegen und Schweißen hergestellt werden. Hier sind die Hohlstücke 4a' und 4b' jedoch aus rohrförmigen Rohlingen gefertigt.
In einer weiteren Abwandlung, die in 4 gezeigt ist, ist das Verbindungsstück 4'' als einteiliges, wellenförmiges Blechelement ausgebildet, dessen Wellenrichtung in Fahrquerrichtung verläuft und das mindestens zwei Wellentäler aufweist.
Dabei ist die Erfindung nicht auf den dargestellten Querlenker beschränkt, sondern auch auf Lenker anwendbar, die anders in einer Fahrzeugradaufhängung angeordnet sind. Insbesondere eignet sie sich gut auch für Schräglenker.

1: Lenker
2: erstes Rohrstück
3: zweites Rohrstück
4, 4': Verbindungsstück
4'': Verbindungsstück4a erstes Blechelement
4b: zweites Element
4a': Hohlstück
4b': Hohlstück
5: Ausnehmung
6: fahrzeugseitige Lagerbuchse
7: Auflageteller
8: Zentriervorsprung
9: Flachseite des ersten Rohrstücks 2
10: radseitige Lagerbuchse
11: fahrzeugseitige Lagerbuchse
12: Flachseite des zweiten Rohrstücks 3
13: Konsole
14: Schweißnaht
15: Schweißnaht
16: Schweißnaht
17: Schweißnaht
A: Schwenkachse der Lagerbuchse 6
B: Schwenkachse der Lagerbuchse 11
C: Schwenkachse der Lagerbuchse 10
D: Achse der Fahrzeugtragfeder

Claims

Lenker in Rohr-Schweiß-Konstruktion für eine Fahrzeugradaufhängung, umfassend: ein erstes Rohrstück (2) mit zwei Enden, bei dem ein Ende zur Anbindung an einen Radträger und ein Ende zur Anbindung an einen Abschnitt des Fahrzeugaufbaus vorgesehen ist, ein zweites Rohrstück (3) mit zwei Enden, bei dem ein Ende zur Anbindung an den Radträger und ein Ende zur Anbindung an den Abschnitt des Fahrzeugaufbaus vorgesehen ist, und mindestens ein Verbindungsstück (4) in Form eines profilierten Blechformteils, das mit dem ersten Rohrstück (2) und zweiten Rohrstück (3) verschweißt ist, wobei die Wanddicken der Rohrstücke (2, 3) und des bzw. der Verbindungsstücke (4) jeweils individuell beanspruchungskonform dimensioniert sind.
Lenker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstücke (2, 3) in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet hintereinanderliegend angeordnet sind.
Lenker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das in Fahrzeuglängsrichtung vornliegende Rohrstück (2) in Vertikalrichtung flachgedrückt ist.
Lenker nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das in Fahrzeuglängsrichtung hintenliegende Rohrstück (3) in Fahrzeuglängsrichtung flachgedrückt ist.
Lenker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das vornliegende Rohrstück (2) eine größere Wanddicke als das bzw. die Verbindungsstücke (4) aufweist.
Lenker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente des Lenkers (1) durch MAG-Schweißen miteinander verbunden sind.
Lenker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eines oder beide Rohrstücke (2, 3) als rohrförmige Blechkonstruktion ausgebildet sind.
Lenker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Blechkonstruktion aus Elementen unterschiedlicher Wanddicke zusammengefügt ist.
Lenker nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem in Fahrzeuglängsrichtung vornliegenden Rohrstück (2) ein Auflageteller (7) für eine Fahrzeugtragfeder abgestützt ist.
Lenker nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an dem in Fahrzeuglängsrichtung hintenliegenden Rohrstück (3) eine Anbindungskonsole (13) für einen Stabilisator oder eine Stabilisator-Koppelstange vorgesehen ist.