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Die Erfindung bezieht sich auf einen
Querlenker in Rohrkonstruktion für
eine Kraftfahrzeug-Radaufhängung.
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Üblicherweise
werden Querlenker für
Kraftfahrzeug-Radaufhängungen
in Schalenbauweise ausgeführt.
Dazu werden eine Oberschale und ein Unterschale hergestellt, die
jeweils in etwa die Grundform des Lenkers aufweisen. Diese beiden Schalen
werden dann aufeinandergelegt und miteinander verschweißt. Insbesondere
bei Lenkern mit kleinen Abmessungen ergeben sich jedoch Schwierigkeiten
bei der Formgebung der Blechschalen. Zudem sind für die Verbindung
der Schalen lange Schweißnähte erforderlich,
woraus eine lange Verweildauer in der entsprechenden Fertigungsanlage resultiert.
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Ein Lenker in Rohrkonstruktion ist
aus der
EP 1 125 774
A2 bekannt. Der dort offenbarte Lenker ist ein aus einem
einzigen Rohr umgeformter, U-förmiger
Querlenker, der zwei fahrzeugseitige Anbindungen und zwei Anbindungen
für einen
Radträger aufweist.
An dem Rohr sind daher zusätzlich
Blechkonsolen für
die Anbindung an einen Radträger
befestigt. Wird in einer Fahrzeugsserie einen Lenker benötigt, der
härteren
Belastungen ausgesetzt ist, muß hier
der gesamte Lenker neu konfiguriert werden.
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Vor diesem Hintergrund liegt der
Endung die Aufgabe zugrunde, einen Querlenker in Rohrkonstruktion
zu schaffen, der bei günstigen
Herstellungsmöglichkeiten
in bezug auf eine Serienfertigung einfach modifizierbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Querlenker in
Rohrkonstruktion für
eine Kraftfahrzeug-Radaufhängung gelöst, der
im folgenden umfaßt:
einen ersten Lenkerschenkel und einen zweiten Lenkerschenkel, die
jeweils aus einem Rohrstück
hergestellt sind, sowie ein Knotenelement, das die beiden Lenkerschenkel
an jeweils einem Ende miteinander zu einer L-förmigen Struktur verbindet. Auf
diese Weise lassen sich die Vorteile einer Rohrkonstruktion mit
einer guten Modifizierbarkeit für
die Serienfertigung kombinieren. Aufgrund der Rohrkonstruktion unter
Einbeziehung eines zwischengeschalteten Knotenelements werden kompliziert
geformte Bleche und lange Schweißnähte vermieden. Durch die Verwendung von
Standardelementen wird zudem eine modulare Bauweise ermöglicht.
So können
für höhere Achslasten,
bei denen eine höhere
Festigkeit benötigt
wird, einfach Elemente mit einer größeren Wanddicke verwendet werden,
die sich mit den gleichen Fertigungsanlagen herstellen und schweißen lassen.
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Das Knotenelement ist vorzugsweise
als Guß-
oder Schmiedeteil ausgebildet. Je nach Einsatzzweck kann an dem
Knotenelement eine Abstützstelle
für eine
im wesentlichen senkrecht zu der L-förmigen Struktur einwirkende
Kraft vorgesehen werden. Eine Modifikation der Lenkerschenkel ist
in diesem Fall nicht unbedingt erforderlich.
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Zur Lösung der vorstehend genannten
Aufgabe wird ein weiterer Querlenker in Rohrkonstruktion für eine Kraftfahrzeug-Radaufhängung vorgeschlagen,
der im folgenden umfaßt:
einen ersten Lenkerschenkel und einen zweiten Lenkerschenkel, die aus
einem Rohrstück
hergestellt sind, sowie ein Knotenelement in Form eines Blechumformteils,
das außenseitig
an die Lenkerschenkel angesetzt ist, um zusammen mit den Lenkerschenkeln
eine L-förmige Struktur
zu bilden. Dabei bilden die beiden Lenkerschenkel ein weich gekrümmtes Bogenelement
und das Knotenelement ist an die Bogenaußenseite angesetzt. Auch hier
wird für
die Lenkerschenkel ein einfaches Standardteil verwendet. Zudem läßt sich eine
sehr kompakte Bauweise erzielen, die für enge Bauräume gut geeignet ist.
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Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand
von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die
Zeichnung zeigt in:
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1 eine
räumliche
Ansicht eines Querlenkers gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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2 eine
räumliche
Ansicht des in 1 verwendeten
Knotenelements,
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3 eine
Schnittansicht entlang der Linie III-III in 1,
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4 eine
räumliche
Ansicht eines Querlenkers gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, und in
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5 eine
Explosionsdarstellung des Querlenkers nach dem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Das erste Ausführungsbeispiel zeigt einen Querlenker 1 für eine Kraftfahrzeug-Radaufhängung. Dieser
eignet sich vor allem für
besonders kompakte Radführungen
bei begrenztem Bauraum und somit für den Einsatz in Kleinwagen
und Kleinstwagen.
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Wie 1 zeigt,
umfaßt
der Querlenker 1 einen ersten Lenkerschenkel 2 und
einen zweiten Lenkerschenkel 3, die über ein Knotenelement 4 zu
einer L-förmigen
Struktur verbunden sind. Die beiden Lenkerschenkel 2 und 3 werden
an ihren freien Enden 5 bzw. 6 über geeignete Gelenke bzw.
Lager an einem Radträger
und am Fahrzeugaufbau angekoppelt.
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Jeder Lenkerschenkel 2 bzw.
3 ist aus einem Rohrstück
hergestellt und weist somit einen im wesentlichen konstanten Querschnitt
auf. Jedoch können
die Rohrstücke
bei Bedarf auch etwas gebogen werden, wobei bevorzugt solche Biegeverfahren
zum Einsatz gelangen, bei denen eine Biegekraft von außen, d.
h. nicht durch ein aufwendiges Innenhochdruckumformverfahren aufgebracht
wird.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzen
die Lenkerschenkel 2 und 3 jeweils einen im wesentlichen
rechteckigen Querschnitt. Es ist jedoch auch möglich, Rohrstücke mit
anderer Querschnittsform zu verwenden.
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Zur Anbindung der Lenkerschenkel 2 bzw.
3 an das Knotenelement 4 weist letzteres für jeden Lenkerschenkel 2 bzw.
3 einen verjüngten
Absatz 7 bzw. 8 auf, der gleichzeitig als Anschlag für den jeweiligen
Lenkerschenkel 2 bzw. 3 dient.
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Die Absätze 7 und 8 entsprechen
hier im wesentlichen der Innenkontur des jeweiligen Lenkerschenkels 2 bzw.
3, die sich so leicht aufstecken lassen. Dabei können die Lenkerschenkel 2 bzw.
3 über die
Absätze 7 und 8 zentriert
werden, um das abschließende
Verbinden zu erleichtern. Dies erfolgt hier bevorzugt in einer automatisierten
Fertigungsanlage durch Schweißen.
Eine formschlüssige,
verdrehfeste Verbindung zwischen den Absätzen 7 und 8 und
den Lenkerschenkeln 2 und 3, wie sie beispielsweise
aus einer rechteckigen Querschnittsform resultiert, begünstigt darüber hinaus
die Bauteilfestigkeit.
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Aufgrund der kurzen Fügestellen
ergeben sich kurze Schweißnähte, die
sich effizient anbringen lassen, wodurch die Verweildauer in der
Fertigungsanlage gegenüber
in ihrer Teilungsebene geschweißten
Schalenkonstruktionen deutlich verkürzt wird.
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Die weiteren Abschnitte 9 des
Knotenelements 4, das die beiden Lenkerschenkel 2 und 3 an jeweils
einem Ende miteinander verbindet, sind in ihrer Außenkontur
derart ausgebildet, daß sich
zu den aufgesteckten Lenkerschenkeln 2 und 3 ein
im wesentlichen glattflächiger Übergang
ergibt. Vorzugsweise setzt sich die Querschnittsform der Lenkerschenkel 2 und 3 über das
Knotenelement 4 fort.
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Weiterhin ist an dem Knotenelement 4 eine Abstützstelle 10 für eine im
wesentlichen senkrecht zu der L-förmigen Struktur einwirkende
Kraft vorgesehen. Die Abstützstelle 10 ist
hier als Öffnung
ausgebildet, in der beispielsweise ein Führungsgelenk, eine Fahrzeuganbindung,
ein Federbein, ein Federteller, ein Schwingungsdämpfer oder dergleichen befestigt
werden kann.
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Im Hinblick auf die auftretenden
Biege- und Torsionsbelastungen an dem Querlenker 1 ist
das Knotenelement 4 als Guß- oder Schmiedeteil ausgebildet.
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Zur Erhöhung der Steifigkeit des Querlenkers 1 ist
in dem Knick zwischen den Lenkerschenkeln 2 und 3 ein
Versteifungselement 11 angeordnet. Dieses Versteifungselement 11 ist
mit jedem der Lenkerschenkel 2 bzw. 3 sowie auch mit dem
Knotenelement 4 verbunden, vorzugsweise angeschweißt.
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Wie insbesondere der Darstellung
von 3 entnommen werden
kann, wird das Versteifungselement 11 durch ein den Knick
ausfüllendes,
U-förmiges
gebogenes Blech gebildet, das die L-förmige Lenkerstruktur an ihrer
Oberseite und ihrer Unterseite wenigstens teilweise überlappt
und im Bereich der Überlappung 12 bzw.
13 flächenhaft
berührt.
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Alternativ kann das Blech auch durch
eines oder mehrere zusätzliche
Rohrelemente ersetzt werden, die wiederum über Knotenelemente angebunden
werden. In diesem Zusammenhang ist es denkbar, die Lenkerschenkel
jeweils aus beispielsweise zwei Rohrstücken unter Zwischenschaltung
eines Knotenelements zu bilden, das eine weitere Anbindungsstelle
für das
den Knick überbrückende Versteifungs-Rohrelement
aufweist.
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Zur Anbindung an den Fahrzeugaufbau
bzw. einen Radträger
sind an den freien Enden 5 und 6 der Lenkerschenkel 2 und 3 jeweils
Lagersockel 14 bzw. 15 vorgesehen. Diese Lagersockel 14 und 15 weisen jeweils
einen Teil eines radseitigen oder fahrzeugseitigen Schwenklagers
auf. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist an einem,
nämlich
dem Lenkerschenkel 2 beispielhaft ein Lagerzapfen 16,
an dem anderen Lenkerschenkel 3 hingegen beispielhaft ein
Lagerauge 17 vorgesehen.
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Die Lagersockel 14 und 15 sind
vorzugsweise mit einem Abschnitt in bzw. auf das jeweilige freie Ende
des jeweiligen Lenkerschenkels 2 bzw. 3 ein- oder
aufgesteckt und dort durch Schweißen fixiert.
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In Abwandlung zu dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel,
bei dem die rohrförmigen
Lenkerschenkel 2 und 3 auf an dem Knotenelement 4 ausgebildete
Absätze 7 und 8 aufgesteckt
sind, ist es wie für
die Lagersockel 14 und 15 auch möglich, die Lenkerschenkel 2 und 3 in
das Knotenelement einzustecken, das hierfür geeignete Aufnahmen ausbildet. Dabei
ist bevorzugt zwischen dem jeweiligen Lenkerschenkel 2 bzw.
3 und dem Knotenelement jeweils einen Anschlag zur Einschubbegrenzung
vorgesehen.
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Der vorstehend erläuterte Querlenker 1 kann aufgrund
seiner modularen Bauweise einfach modifiziert werden, indem entsprechende
Bauelemente mit größerer Wanddicke
eingesetzt werden. Diese können
auf den gleichen Fertigungsanlagen be- und verarbeitet werden.
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Durch die Kombination von Rohrelementen mit
Guß- oder
Schmiedeteilknotenelementen ist es auf einfache Weise möglich, einen
hochbeanspruchten Querlenker herzustellen, bei dem dennoch zumindest
für die
Rohrelemente verhältnismäßig einfache
Standardteile verwendbar sind. Kurze Schweißnähte ermöglichen darüber hinaus eine geringe Verweildauer
in der entsprechenden Fertigungsanlage.
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Vor allem bei der Verwendung von
Vierkantrohrstücken
läßt sich
eine sehr kompakte Bauweise erzielen, die den Querlenker 1 für Radführungen
in einem sehr engen Bauraum besonders geeignet macht.
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Ein weiterer Querlenker 2i mit ähnlicher
Außenform
ist in den 4 und 5 als zweites Ausführungsbeispiel
dargestellt. Der Querlenker 21 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel
umfaßt
einen ersten Lenkerschenkel 22 und einen zweiten Lenkerschenkel 23,
die einstöckig
miteinander verbunden sind. An die Lenkerschenkel 22 und 23 ist
außenseitig
ein Knotenelement 24 angesetzt, das mit diesen gemeinsam
eine L-förmige
Struktur bildet. Weiterhin weisen die Lenkerschenkel 22 und 23 an
ihren freien Enden 25 bzw. 26 geeignete Gelenke bzw. Lager
zur Ankopplung an einen Radträger
oder Fahrzeugaufbau auf.
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Wie insbesondere 5 zeigt, sind die beiden Lenkerschenkel 22 und 23 aus
einem einzigen Rohrstück
hergestellt und bilden ein weich gekrümmtes Bogenelement ohne scharfe
Knicke. Ein solches Bogenelement läßt sich mit geringem Umformgrad aus
einem Standard-Profilstück
unschwer herstellen. Das hier dargestellte Bogenelement weist einen
im wesentlichen konstanten Querschnitt auf. Jedoch können im
Prinzip auch Rohrstücke
mit variierender Dicke verwendet werden, um höher beanspruchte Stellen an
einem Bogenelement zu verstärken.
Vorzugsweise kommen für
die Rohrumformung solche Biegeverfahren zum Einsatz, bei denen eine
Biegekraft von außen,
d. h. nicht durch ein aufwendiges Innenhochdruckumformverfahren
aufgebracht wird. Anstelle des dargestellten rechteckigen Querschnitts können auch
Rohrstücke
mit anderer Querschnittsform als Ausgangsbasis verwendet werden.
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Das Knotenelement 24 ist
an der Bogenaußenseite
an die Lenkerschenkel 22 und 23 angesetzt. Es
ist in Form eines Blechumformteils ausgebildet und im Querschnitt
etwa U förmig.
Jeweils eine Flanke 27 bzw. 28 des Knotenelements 24 ist
an der Oberseite und Unterseite des Bogenelements befestigt. Durch
eine geringfügige Überlappung
umgreift das Knotenelement 24 das Bogenelement.
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In einer Ansicht von oben, das heißt auf die Haupterstreckungsebene
der L-Form ist das Knotenelement 24 dreieckförmig ausgebildet.
Die beiden kürzeren
Seiten des Knotenelements 24 bilden dabei die Außenseiten
und vervollständigen
den eigentlichen Knick der L-Form, wohingegen die lange Seite des
Dreiecks sich weich gekrümmt
an dem Bogenelement entlangerstreckt.
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An dem Knotenelement 24 ist
eine Abstützstelle
29 im wesentlichen senkrecht zu der Lförmigen Struktur des Querlenkers 21 vorgesehen.
An der Abstützstelle 29 befindet
sich eine Öffnung,
in der beispielsweise ein Führungsgelenk,
eine Fahrzeuganbindung, ein Federbein, ein Federteller, ein Schwingungsdämpfer oder
dergleichen befestigt werden kann.
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Wie 5 zeigt,
ist dazu an dem Knotenelement 24 eine Lagerbuchse 30 angebracht.
Diese ist in einen Ausschnitt 31 an dem Knotenelement 24 eingesetzt
und in diesem befestigt, vorzugsweise verschweißt. Anstelle einer Lagerbuchse
kann jedoch auch ein Lagerrohr bzw. Lagerzapfen in dem Ausschnitt 31 befestigt
sein.
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Die Lagerbuchse 30 ist an
der freien Spitze des Knotenelementdreiecks angeordnet. Im Prinzip können hierfür in die
Flanken 27 und 28 des Knotenelements 24 zwei Öffnungen
geschnitten werden, die allseits von Material umgeben sind. Vorzugsweise
jedoch wird der zugehörige
Ausschnitt 31 so angeordnet, daß die Lagerbuchse 30 bzw.
ein entsprechender Lagerzapfen an dem Knotenelement 24 eine
die beiden Flanken 28 und 29 desselben verbindende Außenwand 32 unterbricht,
d.h. nach außen
offen ist.
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Praktisch bedeutet dies, daß das Knotenelement 24 von
drei Seiten sehr genau beschnitten ist. Insbesondere wird der Ausschnitt 3i an
dem Knotenelement 24 nach der Herstellung der U-Form gefertigt.
Dies gilt auch für
die zu dem Bogenelement weisenden Anschlußkanten. Anschließend wird
das Knotenelement 24 dann mit der Lagerbuchse 30 und dem
Bogenelement verschweißt.
In 4 sind die sichtbaren
Schweißnähte mit
den Bezugszeichen 33, 34 und 35 versehen.
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Zur Anbindung an den Fahrzeugaufbau
bzw. einen Radträger
sind an den freien Enden 25 und 26 der Lenkerschenkel 22 und 23 Lagersockel 36 und 37 vorgesehen.
Diese Lagersockel 36 und 37 weisen jeweils einen
Teil eines radseitigen oder fahrzeugseitigen Schwenklagers auf.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
ist an einem, nämlich
dem Lenkerschenkel 22 beispielhaft ein Lagerzapfen 36,
an dem anderen Lenkerschenkel 23 hingegen beispielhaft
ein Lagerauge 37 vorgesehen.
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Die Lagersockel 36 und 37 sind
an die Stirnseiten der freien Enden 25 und 26 angesetzt,
können jedoch
auch mit einem Abschnitt in bzw. auf das jeweilige freie Ende des
jeweiligen Lenkerschenkels 22 bzw. 23 ein- oder
aufgesteckt und dort durch Schweißen fixiert sein.
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Der vorstehend erläuterte Querlenker 21 kann
aufgrund seiner modularen Bauweise einfach modifiziert werden, indem
für seine
beiden Bauelemente eine größere oder
kleinere Wanddicke eingesetzt wird. Die Be- und Verarbeitung ist
stets auf den gleichen Fertigungsanlagen möglich.
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Durch die Kombination eines einfachen Standard-Rohrelements
mit einem schlichten Blechumformteil ist es auf einfache Weise möglich, einen
hochbeanspruchten Querlenker herzustellen.
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- 1
- Querlenker
- 2
- Lenkerschenkel
- 3
- Lenkerschenkel
- 4
- Knotenelement
- 5
- freies
Ende
- 6
- freies
Ende
- 7
- Absatz
- 8
- Absatz
- 9
- weiterer
Abschnitt
- 10
- Abstützstelle
- 11
- Versteifungselement
- 12
- Anlagebereich
- 13
- Anlagebereich
- 14
- Lagersockel
- 15
- Lagersockel
- 16
- Lagerzapfen
- 17
- Lagerauge
- 21
- Querlenker
- 22
- Lenkerschenkel
- 23
- Lenkerschenkel
- 24
- Knotenelement
- 25
- freies
Ende
- 26
- freies
Ende
- 27
- Flanke
- 28
- Flanke
- 29
- Abstützstelle
- 30
- Lagerbuchse
- 31
- Ausschnitt
- 32
- Außenwand
- 33
- Schweißnaht
- 34
- Schweißnaht
- 35
- Schweißnaht
- 36
- Lagersockel
- 37
- Lagersockel