DE19735914A1 - Vehicle steering linkage using tubular beams - Google Patents

Vehicle steering linkage using tubular beams

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Abstract

The steering system is for a wheel on a road vehicle. It is integrated with the front wheel suspension which transmits forces from the wheel of the vehicle to the bodywork. The suspension and steering linkage includes a first or main tubular beam adjacent to a second or secondary tubular beam. There is a collector piece fastened to the wheel bearing and a pivot arrangement on the body of the vehicle. The two tubular beams are manufactured by pressure-forming using high internal pressure. The first beam may have a radial through-bore consisting of two aligned holes in the walls of the tube. The second tubular beam may pass through this bore.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Radführungslenker gemäß dem Oberbegriff von An­ spruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Radführungslenkers gemäß dem Ober­ begriff von Anspruch 6.The invention relates to a wheel control arm according to the preamble of An award 1 and a method for producing a wheel control arm according to the Ober Concept of claim 6.

Ein derartiger Radführungslenker ist aus der DE 40 37 784 C2 bekannt. Der im wesentlichen Y-förmige Schräglenker ist an zwei Anlenkpunkten mit gemeinsamer Schwenkachse am Fahrzeugaufbau angelenkt und am anderen Ende mit dem Radträger des betreffenden Rads verschweißt. Somit erlaubt der Schräglenker Einfedervorgänge des Fahrzeugrads um die Schwenkachse und gewährleistet eine Übertragung von Längs- und Querkräften zwischen dem Rad und dem Fahrzeugaufbau bzw. Hilfsrahmen. Der Y-förmige Schräglenker weist dabei eine den Radträger und einen Anlenkpunkt am Achsträger verbindende Hauptstrebe und eine Nebenstrebe auf, die den anderen Anlenkpunkt am Achsträger mit einem mittleren Bereich der Hauptstrebe verbindet. Die beiden Streben sind rohrförmig ausgebildet, wobei die Nebenstrebe im Verbindungspunkt mit der Hauptstrebe einen konkaven Beschnitt auf­ weist, der eine Verschweißung am Außenumfang der Hauptstrebe ermöglicht. Da eine der­ artige Schweißverbindung jedoch nur geringe Kräfte in Fahrzeug-Hochrichtung (Z-Richtung) aushalten würde, ist für die Aufnahme und die Zentrierung der die Federung in Z-Richtung bewirkenden Schraubenfeder an der Verbindung der beiden Streben ein Versteifungsblech auf dem Lenker angebracht und mit den beiden Streben verschweißt.Such a wheel control arm is known from DE 40 37 784 C2. The essentially Y-shaped semi-trailing arm is at two articulation points with a common swivel axis Vehicle body articulated and at the other end with the wheel carrier of the wheel in question welded. Thus, the semi-trailing arm allows the vehicle wheel to deflect around the Swivel axis and ensures transmission of longitudinal and transverse forces between the wheel and the vehicle body or subframe. The Y-shaped wishbone points a main strut connecting the wheel carrier and a pivot point on the axle carrier and a secondary strut on which the other articulation point on the axle beam with a middle Area of the main strut connects. The two struts are tubular, wherein the secondary strut has a concave trim at the connection point with the main strut points, which allows welding on the outer circumference of the main strut. Because one of the like welded connection, however, only slight forces in the vehicle vertical direction (Z direction) endure is for the inclusion and centering of the suspension in the Z direction effecting coil spring on the connection of the two struts a stiffening plate attached to the handlebar and welded to the two struts.

Ein derartiger Schräglenker bietet durch die Verschweißung rohrförmiger Streben zwar eine hohe Steifigkeit für die Übertragung von Kräften in Fahrzeuglängs- und Fahrzeugquerrich­ tung bei relativ geringem Gewicht, jedoch wird durch die Verwendung der zusätzlichen Ver­ steifungsplatte das Gesamtgewicht des Schräglenkers wieder erhöht. Weiterhin werden durch die zusätzliche aufwendige Anbringung der Verstärkungsplatte und der notwendigen Schweißverbindung die Herstellungskosten deutlich erhöht.Such a semi-trailing arm offers one through the welding of tubular struts high rigidity for the transmission of forces in the vehicle's longitudinal and vehicle transverse direction tion at a relatively low weight, however, by using the additional Ver the total weight of the semi-trailing arm increases again. Continue to be through the additional complex attachment of the reinforcement plate and the necessary Welded connection significantly increases manufacturing costs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Radführungslenker und ein Verfahren zu seiner Herstellung zu schaffen, die eine Ausbildung mit geringem Gewicht und eine kosten­ günstige Herstellung ermöglichen und dennoch eine hohe Stabilität für die Aufnahme von Kräften in Fahrzeug-Hochrichtung gewährleisten.The invention has for its object to a wheel control arm and a method to create its manufacture, which is lightweight and costly to train  enable inexpensive manufacture and yet high stability for the inclusion of Ensure forces in the vertical direction of the vehicle.

Diese Aufgabe wird durch einen Radführungslenker nach Anspruch 1 sowie ein Herstel­ lungsverfahren nach Anspruch 6 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Wei­ terbildungen des erfindungsgemäßen Radführungslenkers und des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens.This object is achieved by a wheel control arm according to claim 1 and a manufacturer solved according to claim 6. The subclaims describe preferred Wei developments of the wheel control arm according to the invention and the Ver driving.

Indem die Hauptstrebe und die Nebenstrebe durch ein Innenhochdruck-Umformverfahren hergestellt werden, bei dem rohrförmige Ausgangsmaterialien von innen mit einer unter Druck stehenden Flüssigkeit beaufschlagt und auf eine vorgegebene Endform aufgeblasen werden, kann die Formgebung und Wandstärke der beiden Streben auf kostengünstige Weise dem Kräfteverlauf im Schräglenker angepaßt werden, so daß rohrförmige Streben mit geringem Gewicht verwendet werden können. Da die Nebenstrebe durch die Hauptstrebe hindurchgesteckt wird, ergibt sich eine deutliche Verstärkung des Schräglenkers im Über­ schneidungsbereich der beiden Streben, der als Auflagebereich für die Schraubenfeder bzw. das Federbein genutzt werden kann. Aufgrund dieser hohen Stabilität im Überschneidungs­ bereich des Schräglenkers ist keine Anbringung einer zusätzlichen Verstärkungsplatte not­ wendig. Durch die Ausbildung der zwei Schweißverbindungen zwischen den Streben, nach Anspruch 2 wird eine hohe Stabilität und Steifigkeit des Schräglenkers gegenüber Kräften in Fahrzeug-Hochrichtung gewährleistet.By the main strut and the secondary strut by a hydroforming process be produced in the tubular starting materials from the inside with a below Pressurized liquid is applied and inflated to a predetermined final shape , the shape and wall thickness of the two struts can be inexpensive Way to be adapted to the course of forces in the semi-trailing arm, so that tubular struts with light weight can be used. As the secondary strut through the main strut is inserted through, there is a significant reinforcement of the semi-trailing arm in the over intersection area of the two struts, which serves as a support area for the coil spring or the shock absorber can be used. Because of this high stability in the overlap area of the semi-trailing arm, no additional reinforcement plate is necessary agile. By forming the two welded connections between the struts, after Claim 2 is a high stability and rigidity of the semi-trailing arm against forces in Vehicle upright guaranteed.

In besonders vorteilhafterweise kann das für die Herstellung der Hauptstrebe angewandte Innenhochdruck-Umformverfahren nach Anspruch 3 auch zur Ausbildung einer Ausbau­ chung in der Hauptstrebe verwendet werden, die zur Auflage und Zentrierung der Schrau­ benfeder bzw. des Federbeins genutzt werden kann und die Verwendung einer zusätzlichen Auflage- und Zentriervorrichtung auf dem Schräglenker überflüssig macht. Da die Ausbil­ dung der Ausbauchung in den Herstellungsvorgang der Hauptstrebe einbezogen werden kann, läßt sich somit ein kostengünstiger Schräglenker mit Auflage- und Zentriervorrichtung für die Schraubenfeder herstellen, der ein geringes Gewicht aufweist, keine zusätzlichen Behandlungsschritte zur Anbringung einer Auflage- und Zentriervorrichtung für die Schrau­ benfeder erfordert und dessen Wandstärke an die auftretenden Kräfte angepaßt werden kann.In a particularly advantageous manner, that which is used for the production of the main strut can Internal high pressure forming process according to claim 3 also for the formation of an expansion Chung in the main strut are used to support and center the screw benfeder or the strut can be used and the use of an additional Support and centering device on the semi-trailing arm makes unnecessary. Since the training extension of the bulge in the manufacturing process of the main strut can, can thus be an inexpensive semi-trailing arm with support and centering device for the coil spring, which is lightweight, no additional Treatment steps for attaching a support and centering device for the screw benfeder requires and its wall thickness to be adapted to the forces involved can.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einer Ausfüh­ rungsform näher erläutert. Es zeigen:The invention is in the following with reference to the accompanying drawings of a Ausfü tion form explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Schräglenker gemäß der Ausführungsform der Erfindung; Figure 1 is a plan view of a semi-trailing arm according to the embodiment of the invention.

Fig. 2 den Schräglenker aus Fig. 1 mit einer Aufnahme für eine Schraubenfeder bzw. ein Federbein; Figure 2 shows the semi-trailing arm of Figure 1 with a receptacle for a coil spring or a strut.

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2. Fig. 3 is a section along the line III-III in Fig. 2.

Ein Schräglenker weist gemäß Fig. 1 eine Hauptstrebe 1 und eine Nebenstrebe 2 auf und ist an einem Ende in Anlenkpunkten 3 und 4 mit einem Fahrzeugaufbau oder einem Hilfs­ rahmen bzw. Fahrschemel 10 eines Kraftfahrzeugs verbunden und am anderen Ende über eine Schweißverbindung 11 an einem Radträger 5 verschweißt. Der Schräglenker ermög­ licht somit Einfedervorgänge des Radträgers 5 gegenüber dem Fahrzeugaufbau bzw. Hilfs­ rahmen 10 um die gemeinsame Schwenkachse der Schwenkverbindungen 3 und 4.A trailing arm has, according to Fig. 1, a main strut 1 and a sub-beam 2 and is at one end in pivot points 3 and 4 to a vehicle body or an auxiliary frame or subframe 10 is connected to a motor vehicle and at the other end via a welded connection 11 to a wheel carrier 5 welded. The semi-trailing arm thus enables light deflection of the wheel carrier 5 relative to the vehicle body or auxiliary frame 10 about the common pivot axis of the pivot connections 3 and 4 .

Die Hauptstrebe 1 und die Nebenstrebe 2 sind jeweils durch Innenhochdruck-Umformverfah­ ren hergestellte rohrförmige längliche Bauteile. Die Hauptstrebe 1 weist in einem mittleren Bereich eine im wesentlichen radial durch die Hauptstrebe verlaufende Aussparung 16 auf, so daß in der Wand der Hauptstrebe 2 sich im wesentlichen radial gegenüberliegende Öff­ nungen, eine erste Öffnung 13 und eine zweite Öffnung 14 ausgebildet werden. Durch die Öffnungen 13 und 14 ist ein Endbereich 12 der Nebenstrebe 2 gesteckt und mittels zweier um den Umfang der Nebenstrebe 2 verlaufende Schweißverbindungen, einer ersten Schweißnaht 8 im Bereich der ersten Öffnung 13 und einer zweiten Schweißnaht 9 im Be­ reich der zweiten Öffnung 14.The main strut 1 and the secondary strut 2 are each tubular elongated components produced by internal high-pressure forming processes. The main strut 1 has a substantially radially through the main strut recess 16 in a central region, so that in the wall of the main strut 2 substantially radially opposite openings, a first opening 13 and a second opening 14 are formed. Through the openings 13 and 14 , an end region 12 of the secondary strut 2 is inserted and by means of two weld connections extending around the circumference of the secondary strut 2 , a first weld 8 in the region of the first opening 13 and a second weld 9 in the region of the second opening 14 .

Da die beiden Streben 1 und 2 durch Innenhochdruck-Umformverfahren hergestellt werden, bei denen die Streben jeweils von innen mit einer Flüssigkeit gefüllt und unter Innendruck aufgeblasen werden, bis sie eine vorgegebene Endform erreichen, kann die Wandstärke der beiden Streben an die in dem Schräglenker auftretenden Kräfte angepaßt werden, so daß die Wandstärke minimiert und ein geringes Gewicht des Schräglenkers erreicht werden kann. Da die Schräglenker in ihrem Verbindungsbereich ineinander gesteckt sind, weist der Schräglenker hier eine hohe Stabilität gegenüber von einer Schraubenfeder bzw. einem Fe­ derbein eingeleiteten Kräften in Fahrzeug-Hochrichtung auf. Durch die Verwendung von zwei zueinander versetzten Schweißnähten 8 und 9 wird die Stabilität der Verbindung der beiden Streben gegenüber einer Verbindung mit lediglich einer Schweißnaht erhöht.Since the two struts 1 and 2 are produced by internal high-pressure forming processes, in which the struts are each filled with a liquid from the inside and inflated under internal pressure until they reach a predetermined final shape, the wall thickness of the two struts can match those occurring in the semi-trailing arm Forces are adjusted so that the wall thickness can be minimized and a low weight of the semi-trailing arm can be achieved. Since the semi-trailing arms are inserted into one another in their connection area, the semi-trailing arms here have a high stability in relation to forces introduced by a helical spring or a spring in the vehicle vertical direction. The use of two offset weld seams 8 and 9 increases the stability of the connection of the two struts compared to a connection with only one weld seam.

Das für die Herstellung der Hauptstrebe 1 verwendete Innenhochdruck-Umformverfahren kann dabei nach Fig. 2 auch für die Ausbildung einer Aufnahme für die Schraubenfeder bzw. das Federbein verwendet werden, indem eine Ausbauchung 6 in der Hauptstrebe 1 ausgebildet wird. Die Ausbauchung 6 kann dabei mit einem Vorsprung 7 versehen werden und dient zur Aufnahme und Zentrierung der Schraubenfeder, wobei die Wandstärke der Ausbauchung den auftretenden Kräften angepaßt werden kann.The internal high-pressure forming process used for the production of the main strut 1 can also be used according to FIG. 2 for the formation of a receptacle for the coil spring or the spring strut in that a bulge 6 is formed in the main strut 1 . The bulge 6 can be provided with a projection 7 and serves to receive and center the coil spring, the wall thickness of the bulge can be adapted to the forces that occur.

Claims (7)

1. Radführungslenker, insbesondere Schräglenker, zur Übertragung von Kräften zwi­ schen einem radtragenden Bauteil (5) und einem Fahrzeugaufbau bzw. Hilfsrahmen (10), mit
einer rohrförmigen Hauptstrebe (1), die eine radträgerseitige Verbindung (11) und ei­ nen aufbauseitigen Anlenkpunkt (3) miteinander verbindet,
einer rohrförmigen Nebenstrebe (2), die an einem Ende an einem zweiten aufbeiseiti­ gen Anlenkpunkt (4) angelenkt ist und am anderen Ende mit einem mittleren Bereich der Hauptstrebe (1) starr verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß
die Hauptstrebe (1) und die Nebenstrebe (2) durch Innenhochdruck-Umformverfahren hergestellt sind,
die Hauptstrebe (1) eine im wesentlichen radial verlaufende, durchgehende Ausspa­ rung (16) aufweist, die eine erste Öffnung (13) und eine zweite Öffnung (14) in der Hauptstrebe bildet,
die Nebenstrebe (2) in ihrem dem aufbauseitigen Anlenkpunkt entgegengesetzten Endbereich (12) durch die Aussparung (16) der Hauptstrebe (1) verläuft und
die beiden Streben in ihren Umfangsbereichen miteinander verschweißt sind.1. wheel control arm, in particular semi-trailing arm, for transmitting forces between a wheel-bearing component ( 5 ) and a vehicle body or subframe ( 10 ) with
a tubular main strut ( 1 ), which connects a wheel-carrier connection ( 11 ) and a body-side articulation point ( 3 ) to one another,
a tubular auxiliary strut ( 2 ) which is articulated at one end to a second articulation point ( 4 ) and is rigidly connected at the other end to a central region of the main strut ( 1 ), characterized in that
the main strut ( 1 ) and the secondary strut ( 2 ) are produced by hydroforming processes,
the main strut ( 1 ) has a substantially radial, continuous recess ( 16 ) which forms a first opening ( 13 ) and a second opening ( 14 ) in the main strut,
the secondary strut ( 2 ) in its end region ( 12 ) opposite the body-side articulation point runs through the recess ( 16 ) of the main strut ( 1 ) and
the two struts are welded together in their peripheral areas. 2. Radführungslenker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstrebe (1) und die Nebenstrebe (2) durch zwei Schweißverbindungen, eine erste Schweiß­ verbindung (8) im Bereich der ersten Öffnung (13), und einer zweiten Schweißverbin­ dung (9) im Bereich der zweiten Öffnung (14) verbunden sind.2. wheel control arm according to claim 1, characterized in that the main strut ( 1 ) and the secondary strut ( 2 ) by two welded connections, a first welded connection ( 8 ) in the region of the first opening ( 13 ), and a second welded connection ( 9 ) are connected in the region of the second opening ( 14 ). 3. Radführungslenker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hauptstrebe (1) eine Ausbauchung (6) zur Aufnahme einer Schraubenfeder durch ein Innenhochdruck-Umformverfahren ausgebildet ist.3. wheel control arm according to claim 1 or 2, characterized in that in the main strut ( 1 ) a bulge ( 6 ) for receiving a coil spring is formed by a high pressure forming process. 4. Radführungslenker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbauchung (6) einen Vorsprung (7) aufweist zur Zentrierung der Schraubenfeder. 4. Wheel control arm according to claim 3, characterized in that the bulge ( 6 ) has a projection ( 7 ) for centering the coil spring. 5. Radführungslenker nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus­ bauchung (6) in der Hauptstrebe (1) oberhalb des Endbereichs (12) der Nebenstrebe (2) vorgesehen ist.5. wheel control arm according to claim 3 or 4, characterized in that the bulge ( 6 ) in the main strut ( 1 ) above the end region ( 12 ) of the secondary strut ( 2 ) is provided. 6. Verfahren zum Herstellen eines Radführungslenkers, insbesondere eines Radfüh­ rungslenkers nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
eine rohrförmige Hauptstrebe (1) und eine rohrförmige Nebenstrebe (2) durch Innen­ hochdruck-Umformverfahren hergestellt werden,
eine Aussparung (16) in im wesentlichen radialer Richtung in der Hauptstrebe (1) aus­ gebildet wird,
die Nebenstrebe (2) in die Aussparung (16) gesteckt wird und
die Nebenstrebe (2) und die Hauptstrebe (1) in ihren Umfangsbereichen um die Aus­ sparung (16) verschweißt werden.6. A method for producing a wheel control arm, in particular a Radfüh control arm according to one of claims 1 to 5, characterized in that
a tubular main strut ( 1 ) and a tubular secondary strut ( 2 ) are produced by internal high-pressure forming processes,
a recess ( 16 ) is formed in a substantially radial direction in the main strut ( 1 ),
the secondary strut ( 2 ) is inserted into the recess ( 16 ) and
the secondary strut ( 2 ) and the main strut ( 1 ) are welded in their circumferential areas around the cutout ( 16 ). 7. Verfahren nach Anspruch 6, insbesondere zum Herstellen eines Radführungslenkers nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung der Hauptstrebe durch das Innenhochdruck-Umformverfahren in der Hauptstrebe (1) eine Ausbauchung (6) zur Aufnahme einer Schraubenfeder ausgebildet wird.7. The method according to claim 6, in particular for producing a wheel control arm according to one of claims 3 to 5, characterized in that in the manufacture of the main strut by the hydroforming process in the main strut ( 1 ) a bulge ( 6 ) for receiving a coil spring becomes.
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