DE112005002470B4 - Aluminum handlebar and method of making the same - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Lenker für eine Radaufhängungsanordnung in einem Fahrzeug, der eine Federeinheit tragen soll, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Schneiden einer geraden Länge oder eines geraden Stücks eines Aluminium-Profils, das zwei parallele, geschlossene Kanäle (1, 2) hat, die durch eine Brücke (3) verbunden sind, Strecken und Biegen des Profils zu einem Bogen, Zusammenpressen des Profils an den Endbereichen, Ausbilden eines Sitzes für die Federeinheit in der Brücke (3) durch Pressen, und Ausbilden von Befestigungslöchern in den Endbereichen des Profils.Method for manufacturing a control arm for a wheel suspension arrangement in a vehicle, which is to carry a spring unit, characterized by the following steps: cutting a straight length or a straight piece of an aluminum profile which has two parallel, closed channels (1, 2), which are connected by a bridge (3), stretching and bending the profile into an arch, compressing the profile at the end regions, forming a seat for the spring unit in the bridge (3) by pressing, and forming fastening holes in the end regions of the profile .

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Lenker in der hinteren Radaufhängung in einem Fahrzeug, und insbesondere auf einen lang gestreckten, hinteren Lenker, der das untere Element in einer mehrgliedrigen Hinterradaufhängung ist, und ganz speziell auf einen unteren Lenker, der eine Feder oder Feder/Dämpfer-Einheit trägt.The present invention relates to a handlebar in the rear suspension in a vehicle, and more particularly to an elongated rear handlebar which is the lower member in a multi-unit rear suspension, and more particularly to a lower handle which has a spring or spring / Damper unit carries.

Stand der TechnikState of the art

Heute ziehen es Kraftfahrzeughersteller vor, Stahl-Komponenten durch entsprechende Aluminium-Komponenten zu ersetzen, um das Gewicht der Fahrzeuge niedrig zu halten. Es ist insbesondere wichtig, das Gewicht der beweglichen Teile in den Radaufhängungs-Komponenten zu verringern. Aluminium bietet sich besonders gut für diese Anwendung an, da es ein geringes Gewicht hat, beständig gegen Korrosion und sehr duktil ist.Today, automotive manufacturers prefer to replace steel components with corresponding aluminum components to keep the weight of the vehicles low. It is particularly important to reduce the weight of the moving parts in the suspension components. Aluminum is particularly suitable for this application as it has a low weight, is resistant to corrosion and is very ductile.

Aus der älteren norwegischen Patentanmeldung No. 1999 5376 der Anmelderin ist ein hinterer Lenker bekannt, der aus einem extrudierten Aluminiumprofil hergestellt ist, das speziell für diesen Zweck ausgelegt ist. Dieser Lenker hat mehrere Vorteile, von denen einer darauf beruht, dass er in Standard-Maschinen für die Kaltverformung hergestellt werden kann, wodurch man aufwendigere Verfahren wie Schweißen, Hydroformen usw. vermeiden kann. Obwohl sich dieser Lenker auf dem Markt als Erfolg herausgestellt hat, liegt ein Nachteil darin, dass die Feder auf der oberen Oberfläche des Lenker befestigt ist.From the older one Norwegian patent application no. 1999 5376 Applicant is aware of a rear handlebar made of an extruded aluminum profile specifically designed for this purpose. This handlebar has several advantages, one of which is based on being able to be manufactured in standard cold forming machines, thus avoiding more expensive procedures such as welding, hydroforming, etc. Although this handlebar has proven successful in the marketplace, one disadvantage is that the spring is mounted on the upper surface of the handlebar.

Es sind mehrere herkömmliche Lenker bekannt, die aus Stahl hergestellt sind, bei denen die Feder in einer Aussparung in dem Lenker angebracht ist. Dies hat den Vorteil, dass die Feder nicht zu weit in das Kraftfahrzeug-Chassis vorstehen wird, d. h., der obere Befestigungspunkt kann abgesenkt werden, wodurch mehr Raum im Kofferraum zur Verfügung steht. Diese Stahl-Komponente kann jedoch nicht leicht als Aluminium-Kopie ausgeführt werden. Ein solcher Lenker wird aus mehreren, einzelnen Stücken aus gestanztem Blechmetall herstellt, die miteinander verschweißt werden. Es ist nicht sinnvoll, mit dieser Technik einen Aluminiumlenker herzustellen, und zwar wegen der erforderlichen Schweißvorgänge. Schweißen von Aluminium ist ein delikates Verfahren, das weitgehend vermieden werden sollte, zumindest unter Berücksichtigung der Serienfertigung.There are several conventional links known, which are made of steel, in which the spring is mounted in a recess in the handlebar. This has the advantage that the spring will not project too far into the motor vehicle chassis, i. h., the upper attachment point can be lowered, leaving more space in the trunk available. However, this steel component can not be easily made as an aluminum copy. Such a handlebar is made of several, individual pieces of stamped sheet metal, which are welded together. It does not make sense to use this technique to produce an aluminum handlebar because of the welding required. Welding of aluminum is a delicate process that should be largely avoided, at least considering serial production.

Großserienherstellung verlangt die Verwendung von Schweißrobotern. Und das automatisierte Schweißen von Aluminium ist kompliziert:

  • – Der Vorgang muss in einer inerten Atmosphäre durchgeführt werden.
  • – Der Vorgang ändert die Eigenschaften des Materials in der Schweißnaht, deren Festigkeit ungünstig beeinflusst wird. Um die erforderliche Festigkeit zu erhalten, müssen die Materialabmessungen erhöht werden, was wiederum die Komponenten schwerer macht. Und Einsparen von Gewicht war ein Grund für die Verwendung von Aluminium.
  • – Die Teile, die zusammengeschweißt werden sollen, müssen sehr eng aneinander angepasst sein; der maximale zulässige Spalt zwischen den Teilen beträgt ungefähr 0,2 mm. Um solche engen Toleranzen zu erzielen, müssen die einzelnen Teile mit großer Sorgfalt hergestellt werden, was möglicherweise spezielle Techniken involviert, wie beispielsweise Hydro-Formen. Diese Faktoren tragen dazu bei, dass geschweißte Aluminium-Aufhängungsteile sehr kostspielig sind.
Mass production requires the use of welding robots. And the automated welding of aluminum is complicated:
  • - The process must be carried out in an inert atmosphere.
  • - The process changes the properties of the material in the weld whose strength is adversely affected. In order to obtain the required strength, the material dimensions must be increased, which in turn makes the components heavier. And saving weight was one reason for the use of aluminum.
  • - The parts to be welded together must be very close together; the maximum permissible gap between the parts is approximately 0.2 mm. To achieve such close tolerances, the individual parts must be made with great care, possibly involving special techniques such as hydro-molding. These factors contribute to the fact that welded aluminum suspension parts are very expensive.

Es besteht die Herausforderung, Aufhängungsteile aus Aluminium zu einem wettbewerbsfähigen Preis herzustellen, da die Materialkosten im Vergleich mit Stahl höher sind. Die Antwort auf diese Herausforderung ist, alternative Herstellungsverfahren zu finden, die mit geringeren Kosten verbunden sind.The challenge is to produce aluminum suspension parts at a competitive price, as the material costs are higher compared to steel. The answer to this challenge is to find alternative manufacturing processes that are less expensive.

Kurze Zusammenfassung der ErfindungBrief summary of the invention

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Lenker aus Aluminium zu schaffen, der eine Platz sparende Befestigung einer Feder oder einer Feder/Dämpfer-Einheit ermöglicht.It is an object of the present invention to provide an aluminum handlebar which allows space saving attachment of a spring or spring / damper unit.

Es ist ein weiteres Ziel, diesen Lenker durch kosteneffektive Verfahren zu erzeugen und effektiv die Eigenschaften des Aluminiums auszunutzen, um einen Lenker großer Festigkeit zu erhalten.It is a further goal to produce this handlebar by cost-effective methods and to effectively exploit the properties of the aluminum to obtain a handlebar of great strength.

Es ist ein weiteres Ziel, den Lenker in einem Kaltverfahren herzustellen, das nur die externen Standard-Formverfahren involviert wie Schneiden, Streckbiegen, Lochstanzen etc.It is another aim to produce the handlebar in a cold process involving only the external standard forming processes such as cutting, stretch bending, hole punching, etc.

Diese Aufgaben werden bei einem Verfahren zur Herstellung eines Lenkers, wie es in Anspruch 1 beansprucht wird, und einem Lenker, wie er in dem folgenden Anspruch 3 beansprucht wird, erreicht.These objects are achieved in a method of manufacturing a handlebar as claimed in claim 1 and a handlebar as claimed in the following claim 3.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Erfindung wird nun im Detail unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, in denenThe invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings in which

1a und 1b einen herkömmlichen Stahl-Lenker in einer Aussparung für die Befestigung einer Federeinheit und die einzelnen Komponenten des Lenkers zeigen. 1a and 1b show a conventional steel handlebar in a recess for mounting a spring unit and the individual components of the handlebar.

2 zeigt im Querschnitt ein extrudiertes Aluminium-Profil, das besonders für die die Herstellung eines Lenkers gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet ist. 2 shows in cross section an extruded aluminum profile, which is particularly suitable for the production of a handlebar according to the present invention.

3a–d zeigen die Herstellung eines Lenkers gemäß der vorliegenden Erfindung in fünf Schritten. 3a -D show the manufacture of a handlebar according to the present invention in five steps.

4 zeigt das fertige Produkt. 4 shows the finished product.

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

In 1b ist ein herkömmlicher Lenker dargestellt. Der Lenker wird aus einem oberen und einem unteren Hauptelement hergestellt, das in 1a dargestellt ist. Ein Metallblech wird gestanzt und in das jeweilige geformte Element gepresst. Das obere Element enthält eine Öffnung, die eine Feder aufnehmen soll. Das untere Element enthält einen entsprechenden „Trog” bzw. „Vertiefung”, in dem bzw. der die Feder sitzen soll. Die Elemente werden nacheinander zusammengeschweißt, wie in 1b dargestellt ist. Diese teilweise hohle Konstruktion ist notwendig, um die benötigte Festigkeit zu erzielen. Zusätzliche Elemente werden auf das obere und untere Element geschweißt.In 1b a conventional handlebar is shown. The handlebar is made of an upper and a lower main element, which in 1a is shown. A metal sheet is punched and pressed into the respective molded element. The upper element contains an opening intended to receive a spring. The lower element contains a corresponding "trough" or "depression" in which or the spring should sit. The elements are welded together one after the other, as in 1b is shown. This partially hollow construction is necessary to achieve the required strength. Additional elements are welded to the top and bottom elements.

In 2 ist ein spezielles Profil gezeigt, das aus Aluminium hoher Festigkeit extrudiert wird. Das Profil enthält zwei Seitenkanäle 1, 2, die im Querschnitt geschlossen sind. Die Kanäle 1, 2 sind durch eine breite Brücke 3 verbunden. Die Brücke 3 sollte breit genug gemacht werden, um das untere Ende der Feder zu halten, d. h. sie definiert die maximale Breite des Federsitzes.In 2 a special profile is shown extruded from high strength aluminum. The profile contains two side channels 1 . 2 which are closed in cross-section. The channels 1 . 2 are through a wide bridge 3 connected. The bridge 3 should be made wide enough to hold the lower end of the spring, ie it defines the maximum width of the spring seat.

In den Figuren ist die Brücke 3 zwischen den unteren äußeren Enden der Kanäle 1, 2 angeordnet. Die Brücke kann jedoch in gleicher Weise beispielsweise in der Mitte der Seitenkanäle positioniert werden, die ein binokularartiges Profil bilden. Der wesentliche Punkt ist, ein Profil mit Kanälen und einer Verbindungsbrücke zu verwenden, die als einziges Stück extrudiert werden.In the figures is the bridge 3 between the lower outer ends of the channels 1 . 2 arranged. However, the bridge can be positioned in the same way, for example, in the middle of the side channels forming a binocular-like profile. The essential point is to use a profile with channels and a connecting bridge, which are extruded as a single piece.

Der Lenker wird in einem Verfahren mit fünf Schritten hergestellt, die in den 3a–e dargestellt sind.The handlebar is manufactured in a five-step process, which is used in the 3a -E are shown.

3a zeigt den ersten Schritt in dem Herstellungsverfahren. Ein geeignetes, gerades Stück Aluminiumprofil wird aus einem Halbfabrikat-Profil geschnitten. In diesem Fall wird es bevorzugt, eine doppelte Länge zu schneiden, d. h., eine Länge, die zwei Lenker überspannt, da dies während des folgenden Biegeverfahrens vorteilhaft ist, das in 3b gezeigt ist. Das Profil wird zu einem Bogen verbogen, während es gestreckt wird, um Knittern bzw. Falten an der Innenseite des Bogens zu vermeiden. Dann wird die Länge des Aluminium-Profils in zwei Stücke längs der Mittellinien zerschnitten. 3a shows the first step in the manufacturing process. A suitable, straight piece of aluminum profile is cut from a semi-finished profile. In this case, it is preferable to cut a double length, that is, a length that straddles two links, as this is advantageous during the following bending process, which in FIG 3b is shown. The profile is bent into an arc while it is stretched to prevent wrinkles on the inside of the arch. Then the length of the aluminum profile is cut into two pieces along the centerlines.

Im Schritt c wird das Profil an den Enden zusammengepresst. Im Schritt d wird der Federsitz durch Pressen und Ausbilden eines Lochs geformt. Die Formen der Enden werden eingestellt, indem überflüssiges Material weggeschnitten wird. Eine Gabel wird an dem linken Ende ausgebildet. Das Verfahren wird in Schritt e durch Ausbilden von Befestigungslöchern an den Enden vervollständigt. Hülsen bzw. Muffen werden später in die Löcher eingesetzt.In step c, the profile is pressed together at the ends. In step d, the spring seat is formed by pressing and forming a hole. The shapes of the ends are adjusted by cutting away excess material. A fork is formed at the left end. The process is completed in step e by forming mounting holes at the ends. Sleeves or sleeves are later inserted into the holes.

Damit ist das Herstellverfahren im Wesentlichen beendet, da keine weiteren Schritte für die Endbearbeitung erforderlich sind, wie beispielsweise Härten, Lackieren oder eine Anti-Korrosionsbehandlung. Das Verfahren ist sehr kompakt und involviert nur Kaltverarbeitungsschritte, d. h. kein Schweißen oder Schmieden. Es ist ein einfaches Verfahren, das mit Standard-Werkstatt-Werkzeugen ausgeführt werden kann.Thus, the manufacturing process is substantially completed, since no further steps for the finishing are required, such as curing, painting or anti-corrosion treatment. The process is very compact and involves only cold processing steps, i. H. no welding or forging. It's a simple process that can be done with standard workshop tools.

Das Ergebnis des oben beschriebenen Verfahrens ist ein Lenker, wie in 4 dargestellt ist. Der Lenker enthält einen Sitz 42 für eine Federeinheit, die in einer unteren Brücke 41 angeordnet ist. Der Sitz befindet sich damit in einer Aussparung, die durch Verstärkungskanäle 43, 44 umgeben ist. Muffen bzw. Hülsen werden in die Befestigungslöcher 45, 46 an den Enden des Lenkers eingesetzt.The result of the method described above is a handlebar, as in 4 is shown. The handlebar contains a seat 42 for a spring unit, which is in a lower bridge 41 is arranged. The seat is thus in a recess, through reinforcement channels 43 . 44 is surrounded. Sockets or sleeves are in the mounting holes 45 . 46 used at the ends of the handlebar.

Im Vergleich mit dem herkömmlichen Aluminium-Lenker, wie er aus der NO 1999 5376 A bekannt ist, hat der Lenker, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, einen abgesenkten Befestigungssitz für die Feder. Im Vergleich mit dem herkömmlichen Stahllenker, wie er in 1 dargestellt ist, hat er ähnliche Festigkeits-Eigenschaften, im Wesentlichen aufgrund der beiden Verstärkungskanäle. Das Gewicht ist typischer Weise um mehr als 50% reduziert.In comparison with the conventional aluminum handlebar, as he from the NO 1999 5376 A is known, the handlebar, which is produced by the method according to the invention, a lowered mounting seat for the spring. In comparison with the conventional steel handlebar, as in 1 is shown, it has similar strength properties, essentially due to the two gain channels. The weight is typically reduced by more than 50%.

Claims (3)

Verfahren zur Herstellung eines Lenker für eine Radaufhängungsanordnung in einem Fahrzeug, der eine Federeinheit tragen soll, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Schneiden einer geraden Länge oder eines geraden Stücks eines Aluminium-Profils, das zwei parallele, geschlossene Kanäle (1, 2) hat, die durch eine Brücke (3) verbunden sind, Strecken und Biegen des Profils zu einem Bogen, Zusammenpressen des Profils an den Endbereichen, Ausbilden eines Sitzes für die Federeinheit in der Brücke (3) durch Pressen, und Ausbilden von Befestigungslöchern in den Endbereichen des Profils.A method of manufacturing a handlebar for a suspension assembly in a vehicle intended to support a spring assembly, characterized by the steps of: cutting a straight length or a straight piece of aluminum profile comprising two parallel closed channels (Fig. 1 . 2 ) through a bridge ( 3 ), stretching and bending the profile into an arc, compressing the profile at the end regions, forming a seat for the spring unit in the bridge ( 3 ) by pressing, and Forming mounting holes in the end portions of the profile. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Stanzen eines Lochs in dem mittleren Bereich des Befestigungssitzes für die Federeinheit.A method according to claim 1, characterized by punching a hole in the central region of the mounting seat for the spring unit. Aluminium-Lenker für eine Radaufhängungsanordnung in einem Fahrzeug, der eine Federeinheit tragen soll, wobei der Lenker ein erstes und ein zweites Ende hat, gekennzeichnet durch einen Sitz (42) für die Federeinheit in einer Brücke (41), wobei der Sitz (42) zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des Lenkers angeordnet ist, durch einen Kanal (43) auf einer ersten Seite, der von dem ersten zu dem zweiten Ende des Lenkers verläuft und an dem Sitz (42) auf einer ersten Seite vorbeigeht, einen Kanal (44) auf einer zweiten Seite, der von dem ersten zu dem zweiten Ende des Lenkers verläuft und an dem Sitz (42) auf einer zweiten Seite vorbeigeht, wobei die ersten und zweiten Seitenkanäle (43, 44) durch die Brücke (41) verbunden sind, wobei der Lenker an seinem ersten und seinem zweiten Ende zusammengepresst ist, wodurch verengte Befestigungspunkte definiert werden, und wobei die verengten Befestigungspunkte Befestigungslöcher (45, 46) enthalten.Aluminum handlebar for a suspension arrangement in a vehicle intended to carry a spring unit, the handlebar having first and second ends, characterized by a seat ( 42 ) for the spring unit in a bridge ( 41 ), the seat ( 42 ) is arranged between the first and the second end of the link, through a channel ( 43 ) on a first side extending from the first to the second end of the handlebar and to the seat ( 42 ) passes on a first page, a channel ( 44 ) on a second side extending from the first to the second end of the handlebar and on the seat ( 42 ) passes on a second side, the first and second side channels ( 43 . 44 ) through the bridge ( 41 ), wherein the handlebar is compressed at its first and second ends, whereby narrowed attachment points are defined, and wherein the constricted attachment points have mounting holes (Figs. 45 . 46 ) contain.
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