DE19911121A1 - Lenkerarm, insbesondere für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Lenkerarm, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem stabförmigen Körper (102, 202, 302) und einem Buchsenbefestigungsteil (103, 203, 303), das an beiden Enden des stabförmigen Körpers (102, 202, 302) ausgebildet ist. Der stabförmige Körper (102, 202, 302) ist ein hohles Rohr mit kreisförmigem Querschnitt, das durch Extrudieren von Aluminium hergestellt ist. Das Buchsenbefestigungsteil (103, 203, 303) wird durch Schweißen an beide Enden des stabförmigen Körpers (102, 202, 302) angeformt. Das Buchsenbefestigungsteil (103, 203, 303) weist eine Buchsenhalteöffnung (111, 211, 311) auf, in welche eine Buchse (104, 204, 304) eingepreßt ist. Die Umfangswand des stabförmigen Körpers (102, 202, 302) ist in Längsrichtung in der Mitte des stabförmigen Körpers (102, 202, 302) ausgespart. Beim Zusammenstoß eines Kraftfahrzeuges wird eine axiale Druckbelastung auf den stabförmigen Körper ausgeübt, welcher sich an dem ausgesparten Abschnitt verbiegt. Dies mindert den Aufprall beim Zusammenstoß des Kraftfahrzeuges.

Description

Die Erfindung betrifft einen Lenkerarm, der als Kraftfahrzeugaufhängungsarm, Motorbefestigung, Gelenk, Rahmen usw. verwendet wird.

Zum Beispiel ist ein Lenkerarm, wie ein oberer Arm, ein unterer Arm, ein Schlepparm oder ein Drehstab, an einem Kraftfahrzeug montiert. Ein derartiger Lenkerarm ist im allgemeinen aus einem metallischen stabförmigen Körper und an dessen beiden Enden ausgebildeten Gelenken zusammengesetzt. Die Gelenke sind mit anderen Kraftfahrzeugbauteilen verbunden. Ein Beispiel für diese Gelenke ist eine Buchsenbefestigung mit einer Buchsenhalteöffnung, in welcher eine Buchse fest gehalten wird. Andere Beispiele weisen ein Joch und ein Kugelgelenk auf.

Ein Verfahren zum Befestigen dieses Lenkerarms an andere Kraftfahrzeugbauteile wird anhand eines Beispiels beschrieben, bei dem das oben genannte Gelenk die oben beschriebene Buchsenbefestigung ist. Die Buchsenhalteöffnung in der Buchsenbefestigung weist einen kreisförmigen Querschnitt auf. Eine zylindrische Antivibrationsbuchse mit einem gummielastischen Bauteil ist in die Öffnung eingepaßt. Der Lenkerarm ist an dem anderen Kraftfahrzeugbauteil über diese Buchse montiert.

Derartige Lenkerarme sind verschiedenartig ausgebildet. Bei einem Zusammenstoß sind einige dieser Lenkerarme für die Verformung erforderlich, um den Aufprall bei einer einen bestimmten Wert überschreitenden Belastung zu vermindern.

Insbesondere bei einem Zusammenstoß des Kraftfahrzeuges wird eine Belastung auf die Buchse in die Richtung ausgeübt, in der die Buchse und der Lenkerarm näher zueinander gebracht werden. Infolgedessen wird eine axiale Druckbelastung auf den Lenkerarm ausgeübt. Der Lenkerarm nimmt die axiale Druckbelastung auf und wird daraufhin verformt, so daß der Lenkerarm den Aufprall beim Zusammenstoß vermindern kann.

Mit der Erfindung wird ein Lenkerarm geschaffen, mit dem der Aufprall bei einem Zusammenstoß vermindert wird.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch einen Lenkerarm, mit einem stabförmigen Körper aus Metall, wobei Gelenke an Teilen des stabförmigen Körpers ausgebildet ist. Der Lenkerarm weist einen verformbaren Abschnitt auf, der eine Verformung des Lenkerarmes leicht ermöglicht, wenn eine axiale Druckbelastung ausgeübt wird.

Insbesondere beim Zusammenstoß eines Kraftfahrzeuges oder eines anderen Fahrzeuges mit dem darin montierten Arm wird eine axiale Druckbelastung auf den Lenkerarm ausgeübt. Da der Lenkerarm gemäß der Erfindung den verformbaren Abschnitt aufweist, wird die Verformung des Lenkerarmes erleichtert, wenn die axiale Druckbelastung ausgeübt wird. Daher verformt die axiale Druckbelastung beim Fahrzeugzusammenstoß den Lenkerarm an dem verformbaren Abschnitt. Diese Verformung vermindert den Aufprall beim Zusammenstoß.

Ein Beispiel des verformbaren Abschnitts ist ein gequetschter Wandabschnitt, der in Längsrichtung in der Mitte des stabförmigen Körpers des Lenkerarms ausgebildet ist. In diesem Falle verbiegt die axiale Druckbelastung den stabförmigen Körper des Arms an dem gequetschten Wandabschnitt. Dieses Verbiegen vermindert den Aufprall beim Zusammenstoß.

Wenn der stabförmige Körper des Lenkerarms aus einem hohlen Rohrteil besteht, und wenn der verformbare Abschnitt ein ausgesparter Umfangswandabschnitt des hohlen Rohrteils ist, der in Längsrichtung in der Mitte des stabförmigen Körpers lokal ausgebildet ist, verbiegt eine axiale Druckbelastung den stabförmigen Körper des Lenkerarms in dem ausgesparten Abschnitt in der gleichen Weise wie in dem oben beschriebenen Fall. Daher vermindert das Verbiegen den Aufprall beim Zusammenstoß. Ferner weist der Lenkerarm ein geringes Gewicht auf, da der stabförmige Körper ein hohles Rohrteil ist.

Wenn das hohle Rohrteil einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, ist kaum ein toter Raum vorhanden. Daher ist der Raumfaktor hoch.

Wenn das hohle Rohrteil durch Extrudieren hergestellt ist, kann der stabförmige Körper effizient und wirtschaftlich hergestellt werden.

Wenn der oben genannte verformbare Abschnitt ein axial versetzter Abschnitt ist, der lokal in Längsrichtung in der Mitte des stabförmigen Körpers des Lenkerarms ausgebildet ist, verbiegt eine axiale Druckbelastung den stabförmigen Körper des Lenkerarms an dem axial versetzten Abschnitt in derselben Weise wie oben beschrieben. Das Verbiegen vermindert den Aufprall beim Zusammenstoß.

Der oben genannte gequetschte Wandabschnitt, der ausgesparte Abschnitt der gequetschten Wand des hohlen Rohrteils, und der axial versetzte Abschnitt sind durch einen plastischen Umformvorgang, wie einen Preßvorgang, elektro­ magnetisches Formen und Drehen, geformt, da plastische Umform­ prozesse solche Teile derart formen können, daß die horizontale Querschnittsfläche wenig verringert wird. Das heißt, ein plastischer Umformprozeß hat den Vorteil, daß er die Biege­ festigkeit unter Minimierung der Verringerung der Zugfestigkeit in dem Körper des Lenkerarms verringern kann.

Wenn der verformbare Abschnitt ein dünnwandiger Abschnitt ist, der lokal in Längsrichtung in der Mitte des Körpers des Lenkerarms ausgebildet ist, verbiegt eine axiale Druckbelastung den Körper des Lenkerarms an dem dünnwandigen Abschnitt in derselben Weise wie oben beschrieben. Dieses Verbiegen vermindert den Aufprall beim Zusammenstoß.

Der dünnwandige Abschnitt wird durch einen Schneidvorgang aus den folgenden Gründen gebildet. An Stelle dessen kann der dünnwandige Abschnitt an dem Körper des Lenkerarms durch einen Preßvorgang gebildet werden. Ein Preßvorgang kann die Biege­ festigkeit unter Verringerung der Zugfestigkeit auf ein Minimum verringern, wie oben beschrieben. Jedoch bewirkt eine Restspannung ein Zurückfedern und so ist es schwierig, hochgenaue Abmessungen zu erreichen. Wenn ein Schneidvorgang erfolgt, wird kein Zurückfedern bewirkt, so daß eine hohe Abmessungsgenauigkeit erreicht wird. Dementsprechend ist es erwünscht, den dünnwandigen Abschnitt durch einen Schneid­ vorgang zu bilden, da eine hohe Abmessungsgenauigkeit erreicht werden kann. Beispiele für Schneidvorgänge sind Schneidprozesse unter Verwendung eines Schneidwerkzeugs, wie Drehen, Hobeln und Fräsen, und Schleifprozesse unter Verwendung von Schleif­ körnchen, wie gebundenem Schleifmittel und losem Schleifmittel.

Der dünnwandige Abschnitt kann über den gesamten Umfang oder einen Teil des Körpers des Lenkerarms in Umfangsrichtung ausgebildet sein. Im letzteren Falle kann die Verformungs­ richtung des Körpers des Lenkerarms bestimmt werden.

Jedes der Gelenke kann aus einem Buchsenbefestigungsteil mit einer Buchsenhalteöffnung bestehen, in welcher eine Buchse eingepaßt gehalten wird. Der verformbare Abschnitt kann in der Nähe der Buchsenhalteöffnung über eine Trennwand ausgebildet sein. Die Buchse, die in die Buchsenhalteöffnung eingepaßt ist, kann in einem Raum sein, der es der Buchse ermöglicht, die Trennwand unter plastischer Verformung derselben zu bewegen. In diesem Falle bewegt die axiale Druckbelastung die Buchse in den Raum unter plastischer Verformung der Trennwand. Die daraus resultierende plastische Verformung der Trennwand vermindert den Aufprall beim Zusammenstoß.

Wenn die Trennwand dünner als der andere Teil der die Buchsenhalteöffnung umgebenden Umfangswand ist, verformt sich die Trennwand leicht plastisch. Dies ermöglicht, daß der Aufprall bei einem Zusammenstoß vermindert wird.

Wenn ein dünnwandiger Abschnitt in einem Teil der Trennwand ausgebildet ist, verformt sich die Trennwand leicht plastisch in derselben Weise. Dies ermöglicht eine Verminderung des Aufpralls bei einem Zusammenstoß.

Wenn der Körper des Lenkerarms aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ist, wird ein geringes Gewicht des Lenkerarms erreicht. Gleichfalls kann, wenn die Gelenke aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung sind, ein leichtes Gewicht des Lenkerarms erzielt werden.

Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1A eine perspektivische Ansicht eines Lenkerarms nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 1B einen Schnitt entlang der Linie 1B-1B aus Fig. 1A;

Fig. 1C einen Schnitt entlang der Linie 1C-1C aus Fig. 1A;

Fig. 2A eine perspektivische Ansicht eines Armkörpers, einer als Gelenk verwendeten Buchsenbefestigung, und einer Buchse;

Fig. 2B eine perspektivische Ansicht eines Armkörpers, einer in den Armkörper eingepaßten Buchsenbefestigung, und eines Schweißwerkzeuges;

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 aus Fig. 2B, wobei die Sonde des Schweißwerkzeuges in einen Eingriffsabschnitt zwischen dem Armkörper und der Buchsenbefestigung eingesetzt ist;

Fig. 4A eine Vorderansicht eines Armkörpers, der noch keiner plastischen Verformung unterzogen wurde;

Fig. 4B eine vergrößerte Vorderansicht des Armkörpers aus Fig. 4A, der einer plastischen Verformung unterzogen wurde;

Fig. 5A eine perspektivische Ansicht eines Lenkerarms nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5B einen Schnitt entlang der Linie 5B-5B aus Fig. 5A;

Fig. 5C einen Schnitt entlang der Linie 5C-5C aus Fig. 5A;

Fig. 6A eine Vorderansicht eines Armkörpers, der noch keiner plastischen Verformung unterzogen wurde;

Fig. 6B eine vergrößerte Vorderansicht des Armkörpers aus Fig. 6A, der einer plastischen Verformung unterzogen wurde;

Fig. 7A eine Vorderansicht eines Lenkerarms nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 7B einen Schnitt entlang der Linie 7B-7B aus Fig. 7A;

Fig. 8A eine perspektivische Ansicht eines Lenkerarms nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 8B einen Schnitt entlang der Linie 8B-8B aus Fig. 8A;

Fig. 8C einen Schnitt entlang der Linie 8C-8C aus Fig. 8A;

Fig. 9 eine teilweise geschnittene Draufsicht des Lenkerarms aus den Fig. 8A-8C;

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht eines Armkörpers, einer als Gelenk verwendeten Buchsenbefestigung, und einer Buchse;

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht eines Armkörpers, der noch keinem Schneidvorgang unterworfen wurde;

Fig. 12A eine perspektivische Ansicht eines Lenkerarms nach einer fünften Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 12B einen Schnitt entlang der Linie 12B-12B aus Fig. 12A;

Fig. 12C einen Schnitt entlang der Linie 12C-12C aus Fig. 12A;

Fig. 13A eine Draufsicht eines Armkörpers, der noch nicht verformt wurde;

Fig. 13B eine Draufsicht des Armkörpers aus Fig. 13A, der verformt wurde;

Fig. 14 eine perspektivische Ansicht eines Lenkerarms nach einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 15 eine perspektivische Ansicht eines Armkörpers, einer als Gelenk verwendeten Buchsenbefestigung, und einer Buchse;

Fig. 16A eine Vorderansicht eines Armkörpers, einer in den Armkörper eingebauten Buchsenbefestigung, und eines Schweißwerkzeuges;

Fig. 16B einen Schnitt entlang der Linie 16B-16B aus Fig. 16A, wobei die Sonde des Schneidwerkzeuges in einen Eingriffsabschnitt zwischen dem Armkörper und der Buchsenbefestigung eingesetzt ist;

Fig. 17A eine Draufsicht einer Trennwand, die noch nicht verformt wurde;

Fig. 17B eine Draufsicht der Trennwand aus Fig. 17A, die verformt wurde;

Fig. 18 eine Draufsicht eines Lenkerarms nach einer siebten Ausführungsform der Erfindung.

Mit Bezug auf die Zeichnung werden Ausführungsformen der Erfindung erläutert, wobei die Lenkerarme bei allen Ausführungsformen als Kraftfahrzeugaufhängungsarme verwendet werden.

Anhand der Fig. 1A-4B wird die erste Ausführungsform beschrieben. Wie aus den Fig. 1A-1C ersichtlich, weist ein Lenkerarm 101 einen stabförmigen Armkörper 102 mit einer bestimmten Länge, ein Paar im Preßsitz angeordnete Buchsenbefestigungen 110, die an beiden Enden des stabförmigen Armkörpers 102 ausgebildet sind, und ein Paar zylindrische Antivibrationsbuchsen 104 auf, von denen jede ein gummi­ elastisches Bauteil aufweist. Die Buchsenbefestigungen 110 sind Gelenke, die mit anderen Kraftfahrzeugbauteilen verbunden sind.

Bei der ersten Ausführungsform ist der Armkörper 102 von den Buchsenbefestigungen 110 getrennt. Die Buchsenbefestigungen 110 sind an Buchsenbefestigungsteilen 103 ausgebildet und an beiden Enden des Armkörpers 102 durch Reibdrehschweißen der Buchsenbefestigungsteile 103 angeformt. Die Lenkerarme 103 sind über Nähte 105 mit dem Armkörper 102 verbunden.

Der Armkörper 102 des Lenkerarms wird durch Extrudieren von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung in einem geraden hohlen Rohrteil mit kreisförmigem Querschnitt und Schneiden auf eine bestimmte Länge entlang einer Ebene quer zur Richtung des Extrudierens hergestellt, wie aus Fig. 2A ersichtlich ist. Zum Beispiel weist der Armkörper 102 eine Länge von 200 bis 600 mm und einen Außendurchmesser von 15 bis 35 mm auf. Wie aus den Fig. 1A und 1C ersichtlich, ist ein gequetschter Abschnitt 106 in Längsrichtung in der Mitte des Armkörpers 102 durch lokale plastische Verformung der Wand des Armkörpers 102 in einen flachen Zustand ausgebildet. Dieser gequetschte Abschnitt 106 ist eingedrückt, da die gekrümmte Wand des hohlen Rohrteils in einen flachen Zustand in Richtung quer zur Axialrichtung lokal gequetscht ist. Der gequetschte Abschnitt 106 bildet einen verformbaren Abschnitt zum Erleichtern der Verformung bei axialer Druckbelastung.

Das Buchsenbefestigungsteil 103 ist aus Aluminium gegossen. Wie aus Fig. 2A ersichtlich, weist das Buchsenbefestigungsteil 103 einstückig mit diesem verbundene Teile auf, d. h. die zylindrische Buchsenbefestigung 110, einen zylindrischen Verbindungsvorsprung 112, der von der Außenfläche der Buchsenbefestigung 110 vorsteht, und eine zylindrische Verlängerung 113 mit einem Durchmesser, der kleiner als der Durchmesser des Verbindungsvorsprungs 112 ist. Die Buchsenbefestigung 110 weist eine im Querschnitt kreisförmige Buchsenhalteöffnung 111 auf, in welche die Buchse 104 im Preßsitz montiert ist und darin gehalten wird. Der Verbindungsvorsprung 112 weist einen Durchmesser auf, der im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Armkörpers 102 ist. Die zylindrische Verlängerung 113, die in den Armkörper 102 einzupassen ist, steht mittig von der Stirnfläche des Verbindungsvorsprungs 112 vor. Der Durchmesser der zylindrischen Verlängerung 113 ist etwas größer als der Innendurchmesser des Armkörpers 102, so daß die Verlängerung 113 mit einer Öffnung 102a an dem einen Ende des Armkörpers 102 in Preßsitz gebracht werden kann. Mit dem Bezugszeichen 114 in Fig. 2A ist eine Stufe zwischen dem Verbindungsvorsprung 112 und der in den Armkörper eingepaßten zylindrischen Verlängerung 113 bezeichnet.

Der Lenkerarm 101 gemäß der ersten Ausführungsform wird nachfolgend in Verbindung mit einem Verfahren zum Herstellen des Lenkerarms 101 beschrieben. Wie aus Fig. 2A ersichtlich, wird die Buchse 104 zuerst mit der Buchsenhalteöffnung 111 in der Buchsenbefestigung 110 des Buchsenbefestigungsteils 103 in Preßsitz gebracht. Die Verlängerung 113 des Buchsenbefestigungsteils 103 wird in die Öffnung 102a an dem einen Ende des Armkörpers 102 hineingedrückt, bis die Stufe 114 an der Stirnfläche des Armkörpers 102 anliegt. Daher verläuft die äußere Umfangsfläche des Verbindungsvorsprungs 112 durchgängig zu der Außenfläche des Armkörpers 102, und dieser Zustand wird beibehalten.

Dann werden, wie aus Fig. 2B ersichtlich, der Verbindungsvorsprung 112 dieses Eingriffsabschnitts und die anliegende Stirnfläche 115 des Armkörpers 102 an ihrem Umfang miteinander verbunden. Auf diese Weise werden das Buchsenbefestigungsteil 103 und der Armkörper 102 miteinander gekuppelt. Obwohl dieser Verbindungsvorgang durch Schmelzschweißen, wie MIG, TIG oder Laserschweißen, durchgeführt werden kann, ist es vorteilhaft, den Verbindungsvorgang durch Reibdrehschweißen als eine Art des Nichtschmelzschweißens durchzuführen.

Wie aus Fig. 2B ersichtlich ist, wird eine reduzierte bolzenförmige Sonde 402 in den Verbindungsabschnitt 115 zwischen dem Verbindungsvorsprung 112 und der Stirnfläche des Armkörpers 102 unter Verwendung eines Schweißwerkzeugs 400 mit einem vergrößerten zylindrischen Rotor 401 und der oben genannten Sonde 402 eingesetzt. Die Sonde 402 steht axial von der Stirnfläche 401a des Rotors 401 vor und ist mit dem Rotor 401 drehbar. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, wird die Sonde eingesetzt, bis das vordere Ende der Sonde 402 über die Wanddicke des Armkörpers 102 hinausgeht und in die Verlängerung 113 eintritt, bis die Stirnfläche 401a des Rotors 401 an der Außenfläche des Verbindungsvorsprungs 112 und an der Außenfläche des Armkörpers 102 anliegt, damit mehr Reibungswärme erzeugt wird.

Der Armkörper 102 und das Buchsenbefestigungsteil 103 werden als eine Einheit um die Achse P des Armkörpers 102 gedreht. Da die Verlängerung 113 des Buchsenbefestigungsteils 103 in der Öffnung 102a des Armkörpers 102 in Preßsitz ist, wenn der Armkörper 102 oder das Buchsenbefestigungsteil 103 gedreht wird, dreht sich das jeweils andere Teil mit. Daher ist es ganz einfach, den Drehvorgang durch Drehen entweder des Armkörpers 102 oder des Buchsenbefestigungsteils 103 durchzuführen.

Bei der ersten Ausführungsform wird der Armkörper 102 in Richtung des Pfeils E in Fig. 3 drehend angetrieben, so daß sich die Verlängerung 113, d. h. das Buchsenbefestigungsteil 103, in Richtung des Pfeils F dreht.

Nachdem die Sonde 402 eingesetzt wurde, wird der Armkörper 102 gedreht, so daß der Verbindungsabschnitt 115 an der Sonde 402 vorbeiläuft. Der Verbindungsabschnitt 115 wird an seinem Umfang reibdrehgeschweißt, um den Armkörper 102 und das Buchsenbefestigungsteil 103 miteinander zu verschweißen. Der Anlageabschnitt der Stirnfläche 401a des Rotors 401, der in Drehrichtung des Armkörpers 102 gerichtet ist, wird an den Verbindungsvorsprung 112 und an den Armkörper 102 gedrückt. Der dem Anlageabschnitt gegenüberliegende Abschnitt ist auf den Flächen des Verbindungsvorsprungs 112 und des Armkörpers 102 schwimmend. Unter dieser Bedingung wird, wenn der Armkörper 102 gedreht wird, mehr Reibungswärme erzeugt. Ferner kann eine gute Verbindung mit hervorragenden Ergebnissen erreicht werden.

Der erzeugte Lenkerarm ist mit dem Bezugszeichen 101' in Fig. 4A bezeichnet. Bei dem Lenkerarm 101' sind die Buchsenbefestigungen 110 mit dem Armkörper 102 derart verbunden, daß die Achsen der Halteöffnungen 111 in den Buchsenbefestigungen 110 in derselben Richtung und quer zur Achse P des Armkörpers 102 liegen. Die Naht 105 ist über den gesamten Umfang entlang des Verbindungsabschnitts 115 zwischen dem Verbindungsvorsprung 112 und dem Armkörper 102 ausgebildet.

Der Armkörper 102 des Lenkerarms 101' ist aus einem hohlen Rohrteil mit kreisförmigem Querschnitt hergestellt, so daß der Armkörper 102 einen hohen Raumfaktor und ein geringes Gewicht hat. Da der Armkörper 102 und das Buchsenbefestigungsteil 103 aus Aluminium sind, wird das Gewicht weiter verringert. Ferner ist der Armkörper 102 durch Extrudieren hergestellt, so daß die Effizienz der Herstellung erhöht werden kann. Die Kosten können erheblich gesenkt werden. Dementsprechend ist der Lenkerarm 101' wirtschaftlich in der Herstellung.

Der Armkörper 102 und die Buchsenbefestigungsteile 103 sind durch Reibdrehschweißen miteinander verschweißt, wobei eine viel geringere Menge an zugeführter Wärme als beim Schmelzschweißen, wie MIG-Schweißen, TIG-Schweißen und Laserschweißen, benötigt wird. Daher wird das gummielastische Bauteil der Buchse 104, die in die Buchsenhalteöffnung 111 der Buchsenbefestigung 110 eingebaut ist, durch die Wärme kaum beeinflußt, so daß die elastischen Eigenschaften der Buchse 104 erhalten bleiben. Ferner wird die Naht 105 weder in der Biege­ festigkeit verschlechtert noch thermisch verformt. Demzufolge ist die Biegefestigkeit hoch, und der Bindezustand ist gut.

Der Lenkerarm 101', wie aus Fig. 4A ersichtlich, ist an ein anderes Kraftfahrzeugbauteil mittels der Buchsen 104 montiert, die in den Buchsenhalteöffnungen 111 eingebaut sind, die in den Buchsenbefestigungen 110 ausgebildet sind. Beim Zusammenstoß des Fahrzeuges wird eine Belastung auf die Buchsen 104 in Richtung des Pfeils G ausgeübt, wodurch die Buchsen 104 näher zueinander gebracht werden. Eine axiale Druckbelastung wird auf den Armkörper 102 ausgeübt. Wenn die axiale Druckbelastung auf den Armkörper 102 des Lenkerarms 101' ausgeübt wird, ist jedoch der Armkörper 102 unempfindlich gegenüber Verformung, wie Verbiegen. Daher ist es unmöglich, den Aufprall beim Zusammenstoß zu vermindern. Im allgemeinen weist ein hohles Rohrteil, das als Körper des Lenkerarms verwendet wird, eine Länge von 200 bis 600 mm und einen Außendurchmesser von 15 bis 35 mm auf. Das hohle Rohrteil mit diesen Abmessungen weist eine Biegesteifigkeit und eine Zugfestigkeit auf, die im wesentlichen einander gleich sind. Daher wird, wenn die Biegesteifigkeit durch Verringern der Wanddicke des Armkörpers 102 herabgesetzt wird, auch die Zugfestigkeit verringert. Infolgedessen könnte der Lenkerarm nutzlas sein.

Dementsprechend wird bei der ersten Ausführungsform nur die Umfangswand des hohlen Rohrteils in Längsrichtung in der Mitte des Armkörpers 102 zwischen Stempeln 120 mit Formflächen 120a bestimmter Form aus einer Richtung quer zur Achse P des Armkörpers 102 und zu den Achsen der Buchsenhalteöffnungen 111 in den Buchsenbefestigungen 110 gehalten. Der Querschnitt der Umfangswand wird zu einer horizontalen im wesentlichen elliptischen Form plastisch verformt, so daß die Querschnittsverringerung minimiert wird. Demzufolge sind die einander gegenüberliegenden Wandabschnitte der Umfangswand eingedrückt und bilden einen lokal gequetschten Abschnitt 106 in Längsrichtung in der Mitte des Armkörpers 102. Das zweite Moment des Querschnitts um die Achse, die durch die Mitte des horizontalen Querschnitts der Umfangswand hindurch und parallel zu den Achsen der Buchsenhalteöffnungen 111 in den Buchsenbefestigungen 110 verläuft, ist kleiner als die zweiten Momente um die anderen Achsen, die durch dieselbe Mitte hindurch verlaufen. Infolgedessen kann der Armkörper 102 leicht verbogen werden. Zum Beispiel kann der Armkörper 102 um den gequetschten Abschnitt 106 gefaltet werden. Die Fläche des horizontalen Querschnitts des gequetschten Abschnitts 106 verringert sich nach der plastischen Verformung kaum. Aus diesem Grund wird die erreichte Zugfestigkeit des Lenkerarms 101 kaum verringert und stellt einen Wert dar, der im wesentlichen gleich dem Wert ist, der vor der plastischen Verformung erreicht wurde.

Der lokale Abschnitt, der plastisch verformt wird, um das zweite Moment des Querschnitts, d. h. des gequetschten Abschnitts 106, zu verringern, ist in Längsrichtung in der Mitte des Armkörpers 102 ausgebildet. Demzufolge verbiegt sich der Armkörper 102 leicht. Daher kann der Lenkerarm 101 den Aufprall bei einem Zusammenstoß vermindern. In Fig. 4b stellt das Bezugszeichen x die Maße des Zusammendrückens der Umfangswand des Armkörpers 102 dar, der durch die Druckkraft der Stempel 120 gebildet wird. Diese Maße des Zusammendrückens x sind gleich.

Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die Fig. 5A-6B beschrieben. Gleiche Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren bezeichnet.

Bei der zweiten Ausführungsform weist der Lenkerarm 101 einen lokal gebogenen Abschnitt 107 in Längsrichtung in der Mitte des Armkörpers 102 auf, wie aus den Fig. 5A-5C ersichtlich ist. Der gebogene Abschnitt 107 ist ohne Veränderung der horizontalen Querschnittsfläche oder der Abmessungen geformt. Daher ist ein lokaler Abschnitt, der zur Achse P versetzt ist, in Längsrichtung in der Mitte des Armkörpers 102 ausgebildet. Der gebogene Abschnitt 107 ist C- förmig ausgebildet.

Wie aus Fig. 6A ersichtlich, wird der gebogene Abschnitt 107 durch Halten der Umfangswand in Längsrichtung in der Mitte des Armkörpers 102 zwischen einem Stempel 121 mit einer Formfläche 121a bestimmter Form und einer Aufnahmeform 122 mit einer Formausnehmung 122a bestimmter Form aus einer Richtung quer zur Achse P des Armkörpers 102 und zu den Achsen der Buchsenhalteöffnungen 111 in den Buchsenbefestigungen 110 geformt. Der gehaltene lokale Abschnitt wird C-förmig unter Beibehaltung der horizontalen Querschnittsform und der Abmessungen der Umfangswand des Armkörpers 102 plastisch verformt. Die Haltewerkzeuge 123 halten den Armkörper 102 nieder. In dieser Figur stellt das Bezugszeichen y die Maße der Durchbiegung des gebogenen Abschnitts 107 des Armkörpers 102 dar, der die Druckkraft des Stempels 121 aufnimmt. Diese Maße y sind gleich.

Auf diese Weise wird der im wesentlichen C-förmig gebogene Abschnitt 107, d. h. der zur Achse P versetzte lokale Abschnitt, in Längsrichtung in der Mitte des Armkörpers 102 durch plastische Verformung gebildet. Daher biegt sich der Armkörper 102 leicht. Demzufolge kann der Lenkerarm 101 den Aufprall beim Zusammenstoß vermindern.

Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform mit Bezug auf die Fig. 7A und 7B beschrieben. Gleiche Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform bezeichnet. Bei der dritten Ausführungsform ist eine bogenförmige Ausnehmung 108 an einer Stelle der Umfangswand des Lenkerarms 101 durch plastische Verformung unter Verwendung eines Stempels (nicht gezeigt) in Längsrichtung in der Mitte des Armkörpers 102 ausgebildet. Daher ist das zweite Moment des Querschnitts um die Achse parallel zu den Achsen der Buchsenhalteöffnungen 111, in denen die Buchsenbefestigungen 110 gehalten werden, kleiner als die zweiten Momente des Querschnitts um die anderen Achsen, die durch die Mitte des Querschnitts hindurch verlaufen. Axial versetzte Abschnitte sind lokal ausgebildet. Das Vorhandensein der Ausnehmung 108 erleichtert das Verbiegen des Armkörpers 102. Daher kann der Lenkerarm 101 den Aufprall beim Zusammenstoß vermindern.

Bei der ersten bis dritten Ausführungsform ist der Lenkerarm 101 dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangwand des plastisch geschmiedeten Armkörpers 102 einfach eingedrückt oder gebogen ist, wobei sich die Fläche des horizontalen Querschnitts der Umfangswand nach der plastischen Verformung kaum verringert. Infolgedessen verringert sich die Zugfestigkeit des Lenkerarms 101 gemäß einer der ersten bis dritten Ausführungsform kaum, wenn im wesentlichen dieselben Werte wie die Werte vor der plastischen Verformung genommen werden. Dementsprechend kann der Lenkerarm 101 den Aufprall beim Zusammenstoß verringern. Ferner weist der Lenkerarm 101 eine hohe Festigkeit gegen eine in Zugrichtung ausgeübte Belastung auf. Darüberhinaus ist es ganz einfach, die plastische Verformung durchzuführen, da der Armkörper 102 aus einem hohlen Rohrteil hergestellt ist.

Wenn der Armkörper 102 aus einem festen Material (nicht gezeigt) ist, wird der in Längsrichtung mittlere Wandabschnitt des Armkörpers durch plastische Verformung, wie einen Druckvorgang, in eine flache Querschnittsform gequetscht, und daher wird ein gequetschter Wandabschnitt an dem Armkörper in Längsrichtung in der Mitte des Armkörpers ausgebildet. Dieser gequetschte Abschnitt ist ein verformbarer Abschnitt des Lenkerarms.

Als nächstes wird eine vierte Ausführungsform mit Bezug auf die Fig. 8A-11 beschrieben. Wie aus den Fig. 8A-9 ersichtlich, ist ein Lenkerarm gemäß der vierten Ausführungsform mit dem Bezugszeichen 201 bezeichnet und weist einen stabförmigen Armkörper 202 mit einer bestimmten Länge, ein Paar im Preßsitz angeordnete Buchsenbefestigungen 210, die an den einander gegenüberliegenden Enden des Armkörpers 202 ausgebildet sind, und ein Paar zylindrische Antivibrationsbuchsen 204 auf, die aus elastischem Gummi hergestellt sind. Die Buchsenbefestigungen 210, die an Buchsenbefestigungsteilen 203 ausgebildet sind, sind von dem Armkörper 202 getrennt. Die Buchsenbefestigungen 210 sind an den einander gegenüberliegenden Enden des Armkörpers 202 durch Verbinden mittels eines bekannten Verbindungsverfahrens ausgebildet. Die Buchsenbefestigungsteile 203 sind über Nähte 505 mit dem Armkörper 202 verbunden.

Der Armkörper 202 wird zum Beispiel durch Extrudieren von Aluminium in einem hohlen Rohrteil mit kreisförmigem Querschnitt, z. B. JIS (Japanese Industrial Standards) A6061-T6 mit einem Durchmesser von 25 mm und einer Dicke von 3 mm, und Schneiden des Rohrteils auf eine bestimmte Länge entlang einer Ebene quer zur Richtung des Extrudierens hergestellt. Ein lokaler dünnwandiger Abschnitt 206 ist in Längsrichtung in der Mitte des Armkörpers 202 ausgebildet. Der dünnwandige Abschnitt 206 weist eine verringerte Wanddicke gegenüber dem gesamten Umfang der Umfangswand des Armkörpers 202 auf. Der dünnwandige Abschnitt 206 verformt sich bei Ausübung einer axialen Druckbelastung und wird durch Abdrehen der Umfangswand des Armkörpers 202 über den gesamten Umfang von der Außenfläche mittels eines Drehwerkzeuges (nicht gezeigt) hergestellt. Die Außenfläche des dünnwandigen Abschnitts 206 ist mit den Außenflächen der beiden Enden des Armkörpers 202 über konische Flächen 206a verbunden. Demzufolge tritt kaum eine Belastungskonzentration bei Ausübung einer axialen Zugbelastung auf den Armkörper 202 auf. Die konischen Flächen 206a können in nicht dargestellter Weise abgerundet sein. In Fig. 9 bezeichnet das Bezugszeichen t1 die Wanddicke der Umfangswand an beiden Enden des Armkörpers 202, und das Bezugszeichen t2 bezeichnet die Wanddicke des dünnwandigen Abschnitts 206.

Bei dem Buchsenbefestigungsteil 203 ist die im Querschnitt kreisförmige Buchsenbefestigung 210, welche die im Querschnitt kreisförmige Buchsenhalteöffnung 211 aufweist, in welche die Buchse 204 im Preßsitz eingebaut ist, einstückig mit dem pyramidenförmigen Verbindungsvorsprung 212 ausgebildet, der von der Außenfläche der Buchsenbefestigung 210 vorsteht. Das Buchsenbefestigungsteil 203 ist durch Extrudieren von Aluminium (z. B. JIS A6061-T6) mit einer bestimmten Querschnittsform und Schneiden des Aluminiums in ein Stück mit einer bestimmten Dicke entlang einer Ebene quer zur Extrusionsrichtung hergestellt. Die Buchsen 204 sind in den Buchsenhalteöffnungen 211 in den Buchsenbefestigungen 210 im Preßsitz montiert. Die Länge der einen Seite jeder Stirnfläche der Verbindungs­ vorsprünge 212 ist im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Armkörpers 202.

Bei dem Lenkerarm 201 nach der vierten Ausführungsform ist der Abstand L1 zwischen den Buchsen 204, die in den Buchsenhalteöffnungen 211 in den Buchsenbefestigungen 210 im Preßsitz montiert sind, zum Beispiel 300 mm. Die Länge L2 des dünnwandigen Abschnitts 206, der in Axialrichtung des Armkörpers 202 ausgebildet ist, ist zum Beispiel 50 bis 100 mm. Die Wanddicke t1 des hohlen Rohrteils, das den Armkörper 202 bildet, ist zum Beispiel 3 mm. Die Wanddicke t2 des dünnwandigen Abschnitts 206 ist zum Beispiel 0,3 bis 1,5 mm.

Der Lenkerarm 201 gemäß der vierten Ausführungsform wird wie nachfolgend beschrieben hergestellt. Wie aus Fig. 10 ersichtlich, wird die Buchse 204 zuerst in die Buchsenhalteöffnung 211 in der Buchsenbefestigung 210 des Buchsenbefestigungsteils 203 in Preßsitz eingebaut. Die Stirnfläche des Verbindungsvorsprungs 212 des Buchsen­ befestigungsteils 203 wird an die Stirnfläche des Armkörpers 202 angelegt. Die einander anliegenden Flächen werden über den gesamten Umfang durch ein bekanntes Verbindungsverfahren miteinander verbunden. Auf diese Weise werden die Buchsenbefestigungsteile 203 mit dem Armkörper 202 gekuppelt.

Beispiele für das Verbindungsverfahren sind Schmelzschweißverfahren, wie MIG, TIG und Laserschweißen, und Nichtschmelzschweißverfahren, wie Reibdrehschweißen und Reibschweißen. In dem Falle, wenn Reibdrehschweißen als Verbindungsverfahren verwendet wird, können die elastischen Eigenschaften der Buchse 204, die in der Buchsenhalteöffnung 211 in der Buchsenbefestigung 210 gut erhalten bleiben. Ferner kann die Schweißfestigkeit erhöht werden. Außerdem kann der Schweißzustand verbessert werden.

Der so hergestellte Lenkerarm 201' ist aus Fig. 11 ersichtlich. Bei diesem Lenkerarm 201' sind die Buchsenbefestigungen 210 mit dem Armkörper 202 derart verbunden, daß die Achsen der Buchsenhalteöffnungen 211 in den Befestigungen 210 in derselben Richtung und quer zu der Achse des Armkörpers 202 liegen. Die Verbindung 205 ist über den gesamten Umfang entlang der Fläche zwischen der Stirnfläche des Verbindungsvorsprungs 212 des Buchsenbefestigungsteils 203 und der Anlagefläche des Armkörpers 202 ausgebildet.

Der Armkörper 202 des Lenkerarms 201' ist aus einem hohlen Rohrteil mit kreisförmigem Querschnitt hergestellt. Daher hat der Lenkerarm 201' einen hohen Raumfaktor und ein geringes Gewicht. Da der Armkörper 202 und das Buchsenbefestigungsteil 203 aus Aluminium sind, wird das Gewicht weiter verringert. Ferner sind der Armkörper 202' und die Buchsenbefestigungsteile 203 durch Extrudieren hergestellt, so daß die Effizienz der Herstellung erhöht werden kann. Die Kosten können erheblich gesenkt werden. Dementsprechend ist der Lenkerarm 201' wirtschaftlich in der Herstellung.

Der Lenkerarm 201', wie aus Fig. 11 ersichtlich, ist an ein anderes Kraftfahrzeugbauteil mittels der Buchsen 204 montiert, die in den Buchsenhalteöffnungen 211 eingebaut sind, die in den Buchsenbefestigungen 210 ausgebildet sind. Beim Zusammenstoß des Fahrzeuges wird eine Belastung auf die Buchsen 204 in Richtung des Pfeils H ausgeübt, wodurch die Buchsen 204 näher zueinander gebracht werden. Eine axiale Druckbelastung wird auf den Armkörper 202 ausgeübt. Wenn die axiale Druckbelastung auf den Armkörper 202 des Lenkerarms 201' ausgeübt wird, ist jedoch der Armkörper 202 unempfindlich gegenüber Verformung, wie Verbiegen. Daher ist es unmöglich, den Aufprall beim Zusammenstoß zu vermindern.

Bei der vierten Ausführungsform ist ein lokaler dünnwandiger Abschnitt 206 in Längsrichtung in der Mitte des Armkörpers 202 durch Schneiden der Umfangswand in Längsrichtung in der Mitte des Armkörpers 202 ausgebildet, wie aus den Fig. 8A-9 ersichtlich ist. Daher ist der dünnwandige Abschnitt 206 des Armkörpers 202 empfindlicher gegen axiale Druckbelastungen als andere Abschnitte. Infolgedessen ist der Armkörper 202 zum dünnwandigen Abschnitt 206 hin V-förmig ausgebildet. Daher ist der Armkörper leichter verbiegbar.

Auf diese Weise wird der lokale dünnwandige Abschnitt 206 in Längsrichtung in der Mitte des Armkörpers 202 durch einen Schneidvorgang gebildet. Infolgedessen ist der Armkörper 202 leichter zu verbiegen. Daher kann der Lenkerarm 201 den Aufprall beim Zusammenstoß vermindern.

Als nächstes wird eine fünfte Ausführungsform mit Bezug auf die Fig. 12A-13B beschrieben. Gleiche Bauteile werden mit den gleichen Bezugszeichen wie bei der vierten Ausführungsform bezeichnet.

Wie aus den Fig. 12A-12C ersichtlich, ist ein Lenkerarm gemäß der fünften Ausführungsform mit dem Bezugszeichen 201 bezeichnet und weist einen lokalen dünnwandigen Abschnitt 207 in Längsrichtung in der Mitte des Armkörpers 202 auf. Der dünnwandige Abschnitt 207 wird durch Fräsen der Umfangswand des Armkörpers 202 aus einer Richtung vertikal zu den Achsen der Buchsenhalteöffnungen 211 in den Buchsenbefestigungen 210 unter Verwendung eines Fräswerkzeuges (nicht gezeigt) gebildet. Die Außenflächen der beiden Enden des Armkörpers 202 sind in Längsrichtung mit beiden Enden der Außenfläche des dünnwandigen Abschnitts 207 über schräge Flächen 207a verbunden. Wenn eine axiale Zugbelastung auf den Armkörper 202 ausgeübt wird, tritt kaum eine Belastungskonzentration auf. Demzufolge kann die Erzeugung einer Belastungskonzentration verhindert werden.

Wenn eine axiale Druckbelastung in Richtung des Pfeils J auf den Armkörper 202 des Lenkerarms 201 ausgeübt wird, wie aus Fig. 13A ersichtlich, verbiegt sich der Armkörper 202 um den dünnwandigen Abschnitt 207 und verformt sich V-förmig. Auf diese Weise kann sich der Armkörper verbiegen oder gar brechen (Bruchstelle 208). Daher kann der Lenkerarm 201 den Aufprall beim Zusammenstoß vermindern.

Der Lenkerarm 201 gemäß der fünften Ausführungsform ist speziell dadurch gekennzeichnet, daß der sich am Umfang erstreckende dünnwandige Abschnitt 207 an der Umfangswand in Längsrichtung in der Mitte des Armkörpers 202 ausgebildet ist, und daher kann die Verformungsrichtung des Armkörpers 202 bestimmt werden. Daher ist bei der Anbringung des Lenkerarms 201 an verschiedenen Kraftfahrzeugrahmen, wenn ein in der Nähe des Lenkerarms befindlicher Gegenstand auf den Lenkerarm einwirkt, eine Verformung des Lenkerarms, wie Verbiegen, ohne Behinderung durch den Gegenstand möglich. Demzufolge kann der Lenkerarm 201 einen Aufprall beim Zusammenstoß zuverlässig vermindern.

Die Lenkerarme 201 gemäß der vierten und der fünften Ausführungsform sind teilweise ausgeschnitten, so daß das Gewicht dementsprechend verringert werden kann. Ferner ist der dünnwandige Abschnitt 206 bzw. 207, der durch einen Schneidvorgang gebildet wird, in Längsrichtung in der Mitte des Armkörpers 202 angeordnet, wobei die Effizienz der Verbindung der Naht 205 zwischen dem Armkörper 202 und dem jeweiligen Buchsenbefestigungsteil 203 denselben Wert erreicht wie vor der Verformung des dünnwandigen Abschnitts 206 bzw. 207.

Der Armkörper 202 des Lenkerarms 201 gemäß der vierten oder der fünften oben beschriebenen Ausführungsform weist einen dünnwandigen Abschnitt 206 bzw. 207 auf, dessen Wanddicke derart bestimmt ist, daß sich der Lenkerarm verbiegt, wenn es einer axialen Druckbelastung im Bereich von 13 bis 27 kN, d. h. 1300 bis 2800 kgf, ausgesetzt wird, und daß der Lenkerarm weder zerbricht noch sich verformt, wenn es einer axialen Zug­ belastung von mehr als 25 kN, d. h. 2600 kgf, ausgesetzt wird.

Ferner hat der Lenkerarm 201 gemäß der vierten oder der fünften Ausführungsform die folgenden Vorteile. Das Verbiegen oder Zerbrechen, das zum Vermindern des Aufpralls notwendig ist, kann an der Naht 205 zwischen dem Armkörper 202 und dem Buchsenbefestigungsteil 203 erzeugt werden. In diesem Falle variiert jedoch die Bindefestigkeit der Naht 205 unter den handelsüblichen Erzeugnissen weit. Daher besteht die Gefahr des unbeabsichtigten Erzeugens einer Verbiegung oder eines Bruchs. Dies ist für die Qualitätskontrolle unerwünscht. Bei dem Lenkerarm 201 gemäß der vierten oder der fünften Ausführungs­ form erfolgt die Verformung, wie Verbiegen, in dem dünnwandigen Abschnitt 206 bzw. 207, der in Längsrichtung in der Mitte des Armkörpers 202 ausgebildet ist. Der dünnwandige Abschnitt 206 bzw. 207 wird durch einen Schneidvorgang gebildet, beim dem der Schnitt genau bemessen werden kann. Daher ist die Festigkeit unter den handelsüblichen Erzeugnissen fast gleich. Dementsprechend ist es unwahrscheinlich, daß ein unbeabsichtigtes Verbiegen oder Zerbrechen des Lenkerarms auftritt. Dies kann eine einheitliche Qualität gewährleisten. Infolgedessen kann der Lenkerarm 201 einen Aufprall zuverlässig vermindern.

Der dünnwandige Abschnitt 206 bzw. 207 des Lenkerarms 201 gemäß der vierten oder der fünften Ausführungsform wird nicht durch einen Druckvorgang gebildet, der ein Zurückfedern erzeugt. Vielmehr wird der dünnwandige Abschnitt durch einen Schneidvorgang gebildet. Demzufolge ist der dünnwandige Abschnitt in seinen Abmessungen ganz genau.

Als nächstes wird eine sechste Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die Fig. 14-17B beschrieben. Ein Lenkerarm gemäß der sechsten Ausführungsform ist mit dem Bezugszeichen 301 in Fig. 14 bezeichnet und weist einen stabförmigen Armkörper 302 mit einer bestimmten Länge, ein Paar im Preßsitz angeordnete Buchsenbefestigungen 310, die an beiden Enden des stabförmigen Armkörpers 302 ausgebildet sind, und ein Paar zylindrische Antivibrationsbuchsen 304 auf, die aus elastischem Gummi bestehen. Die Buchsenbefestigungen 310 sind von dem Armkörper 302 getrennt. Buchsenbefestigungsteile 303 zur Aufnahme der Buchsenbefestigungen 310 sind an beiden Enden des Armkörpers 302 reibdrehgeschweißt und daran ausgebildet.

Der Armkörper 302 wird durch Extrudieren von Aluminium in einem geraden hohlen Rohrteil mit kreisförmigem Querschnitt und Schneiden entlang einer Ebene quer zur Richtung des Extrudierens hergestellt, wie aus Fig. 15 ersichtlich ist.

Bei dem Buchsenbefestigungsteil 303 ist die im Querschnitt kreisförmige Buchsenbefestigung 310 mit der im Querschnitt kreisförmigen Buchsenhalteöffnung 311, in welcher die Buchse 304 im Preßsitz montiert ist, einstückig mit einem Verbindungsabschnitt 313 ausgebildet, der von der Außenfläche der Buchsenbefestigung 310 vorsteht. Der Verbindungsabschnitt 303 wird hergestellt durch Extrudieren von Aluminium mit einer bestimmten Querschnittsform, Schneiden des Aluminiums in ein Stück mit einer bestimmten Dicke entlang einer Ebene quer zur Extrudierrichtung, und Formen des Verbindungsabschnitts 313 zu einem Zylinder durch einen Schneidvorgang.

Der Verbindungsabschnitt 313 ist etwas größer als der Innendurchmesser des Armkörpers 302 und kann in die Öffnung 302a an dem einen Ende des Armkörpers 302 eingepreßt werden.

Der Durchmesser der Buchsenhalteöffnung 311 in der Buchsenbefestigung 310 ist etwas kleiner als der Außendurchmesser der Buchse 304, so daß die Buchse 304 in die Buchsenhalteöffnung 311 eingepreßt werden kann. Ein im wesentlichen rechteckiger Raum 312 mit einer Breite, die gleich oder größer als der Durchmesser der Buchsenhalteöffnung 311 ist, ist in der Buchsenhalteöffnung 311 der Buchsenbefestigung 310 an der Seite des Armkörpers 302 ausgebildet, um eine Bewegung der Buchse zu ermöglichen. Eine Trennwand 316, die quer zur Längsrichtung des Lenkerarms bogenförmig gekrümmt ist, ist zwischen der Buchsenhalteöffnung 311 und dem Raum 312 ausgebildet. Die Trennwand 316 bildet einen Teil der Wand 315 um die Buchsenhalteöffnung 311 herum. Die Trennwand 316 ist dünner als der andere Abschnitt 317 der gekrümmten Wand 315.

Anders als die Trennwand 316 der gekrümmten Wand 315 um die Buchsenhalteöffnung 311 herum sind die Wanddicke der Trennwand 316 und die Wanddicke des Abschnitts 317 zu der Belastung, die auf die Buchse 304 ausgeübt wird, die in die Buchsenhalteöffnung 311 eingepreßt ist, beispielsweise wie folgt in Relation zueinander gesetzt. Die Wanddicke der Trennwand 316 ist derart bestimmt, daß sie nicht plastisch verformt wird, wenn eine Belastung unter 1,3 Tonnen (d. h. 1300 kgf) ausgeübt wird, und daß sie in einer gewünschten Weise plastisch verformt wird, wenn eine Belastung von 1,3 bis 2,6 Tonnen (d. h. 1300 bis 2600 kgf) ausgeübt wird. Anders als die Trennwand 316 in der Wand 315 um die Buchsenhalteöffnung 311 herum ist die Wanddicke des Abschnitts 317 so festgesetzt, daß sie nicht plastisch verformt wird, wenn die ausgeübte Belastung entweder unter 2,6 Tonnen (d. h. 2600 kgf) oder über 2,6 Tonnen liegt. Auf diese Weise wird ein unbeabsichtigtes Zerbrechen oder Verformen verhindert.

Ein Verfahren zum Herstellen des Lenkerarms 301 gemäß der sechsten Ausführungsform wird nun beschrieben. Zunächst wird die Buchse 304 in die Buchsenhalteöffnung 311 in der Buchsenbefestigung 310 eingepreßt. Auch wird der Verbindungsabschnitt 313 der Buchsenbefestigung 310 in die Öffnung 302a an dem einen Ende des Armkörpers 302 gedrückt.

Dann wird, wie aus den Fig. 16A und 16B ersichtlich, der Paßabschnitt des Verbindungsabschnitts 313 um den Umfang herum mit dem Armkörper 302 durch ein bekanntes Schweißverfahren verschweißt. Demzufolge werden das Buchsenbefestigungsteil 303 und der Armkörper 302 miteinander verschweißt. Der Schweißvorgang kann ein Schmelzschweißvorgang, wie MIG, TIG oder Laserschweißen, sein. Vorzugsweise ist der Schweißvorgang Reibdrehschweißen, das eine Art des Nichtschmelzschweißens ist.

Der Schweißvorgang des Reibdrehschweißens wird nachfolgend beschrieben. Das Schweißwerkzeug 400 mit einem vergrößerten zylindrischen Rotor 401 und einer kleineren bolzenförmigen Sonde 402 wird bereitgestellt. Die Sonde 402 steht axial von der Stirnfläche 401a des Rotors 401 vor und ist mit dem Rotor 401 drehbar. Unter Verwendung des Schweißwerkzeugs 400 wird die Sonde 402 von der Außenfläche des Armkörpers 302 durch den Paßabschnitt zwischen dem Verbindungsabschnitt 313 und dem Armkörper 302 hindurch eingesetzt. Vorzugsweise wird die Sonde derart eingesetzt, bis das vordere Ende der Sonde 402 über die Wanddicke des Armkörpers 302 hinausgeht und den Verbindungs­ abschnitt 313 erreicht, bis die Stirnfläche 401a des Rotors 401 an der Außenfläche des Armkörpers 302 anliegt, damit mehr Reibungswärme erzeugt wird.

Dann werden der Armkörper 302 und das Buchsenbefestigungs­ teil 303 gleichzeitig um die Mittelachse P des Armkörpers 302 gedreht. Da der Verbindungsabschnitt 313 des Buchsen­ befestigungsteils 303 in der Öffnung 302a des Armkörpers 302 in Preßsitz ist, wenn der Armkörper 302 oder das Buchsen­ befestigungsteil 303 gedreht wird, dreht sich das jeweils andere Teil mit. Daher kann der Drehvorgang durch Drehen entweder des Armkörpers 302 oder des Buchsenbefestigungsteils 303 einfach durchgeführt werden.

Bei der sechsten Ausführungsform wird der Armkörper 302 des Lenkerarms in Richtung des Pfeils K in Fig. 16B drehend angetrieben, so daß das Buchsenbefestigungsteil 303 in Richtung des Pfeils L gedreht wird.

Nachdem die Sonde 402 in dieser Weise eingesetzt wurde, wird der Armkörper 302 des Lenkerarms gedreht, so daß der Paßabschnitt an seinem Umfang reibdrehgeschweißt wird.

Demzufolge werden der Armkörper 302 und das Buchsen­ befestigungsteil 303 miteinander verschweißt.

Bei dem hergestellten Lenkerarm 301 besteht der Armkörper 302 aus einem hohlen Rohrteil mit kreisförmigem Querschnitt, so daß der Armkörper einen hohen Raumfaktor und ein geringes Gewicht hat. Da der Armkörper 302 und das Buchsenbefestigungs­ teil 303 aus Aluminium sind, wird das Gewicht weiter verringert.

Da der Armkörper 302 und die Buchsenbefestigungsteile 303 durch Reibdrehschweißen miteinander verschweißt sind, wird eine geringere Menge an zugeführter Wärme als beim Schmelzschweißen, wie MIG-Schweißen, TIG-Schweißen und Laserschweißen, benötigt. Daher wird das gummielastische Bauteil der Buchse 304, die in die Buchsenhalteöffnung 311 der Buchsenbefestigung 310 eingebaut ist, durch die Wärme kaum beeinflußt, so daß die elastischen Eigenschaften der Buchse 304 erhalten bleiben. Ferner wird die Naht 105 weder in ihrer Schweißfestigkeit verschlechtert noch thermisch verformt. Demzufolge ist die Biegefestigkeit hoch, und der Bindezustand ist gut.

Der Lenkerarm 301 ist an verschiedenen Rahmen mittels der Buchse 304 montiert, die in der Buchsenhalteöffnung 311 der Buchsenbefestigung 310 eingebaut ist. Beim Zusammenstoß des Fahrzeuges wird der Lenkerarm wie folgt verformt, um den Aufprall zu vermindern.

Beim Zusammenstoß des Fahrzeuges wird eine Belastung auf die Buchse 304 in Richtung des Pfeils M in Fig. 17A ausgeübt. Das heißt, eine axiale Druckbelastung von beispielsweise 1,3 bis 2,6 Tonnen wird auf den Armkörper 302 ausgeübt. Dadurch wird die Buchse 304 auf den Armkörper 302 zu bewegt. Wie zuvor erwähnte ist der Raum 312 in der Nähe der Buchsenhalteöffnung 311 an der Seite des Armkörpers 302 über die Trennwand 316 gebildet, um eine Bewegung der Buchse zu ermöglichen. Daher bewegt sich die Buchse 304 unter plastischer Verformung der Trennwand 316 in den Raum 312 hinein, wie aus Fig. 17B ersichtlich ist. Die daraus resultierende plastische Verformung der Trennwand 316 kann den Aufprall beim Zusammenstoß vermindern.

Wenn eine Belastung auf jede Buchse 304 in einer von der Richtung der Stoßbelastung verschiedenen Richtung, d. h. in Richtung des Pfeils N, ausgeübt wird, um die Buchsen 304 voneinander weg zu bewegen, und wenn eine axiale Zugbelastung auf den Armkörper 302 ausgeübt wird, werden die Buchsen 304 anders als die Trennwand 316 in der gekrümmten Wand 315 um die Buchsenhalteöffnung 311 herum von dem Abschnitt 317 festgehalten. Dies verhindert eine Verformung und einen Bruch des Armkörpers 302 und der Buchsenbefestigungen 310. Dementsprechend ist der Lenkerarm 301 gemäß der sechsten Ausführungsform in der Lage, den Aufprall beim Zusammenstoß zu vermindern. Der Lenkerarm hat eine hohe Festigkeit gegen eine Belastung, die in einer von der Richtung der Stoßbelastung verschiedenen Richtung ausgeübt wird.

Als nächstes wird eine siebte Ausführungsform mit Bezug auf Fig. 18 beschrieben. Gleiche Bauteile werden mit gleichen Bezugszeichen wie bei der sechsten Ausführungsform bezeichnet. Die nachfolgende Beschreibung wird sich auf den Unterschied zwischen der sechsten und der siebten Ausführungsform stützen.

Anders als die Trennwand 316 in der gekrümmten Wand 315 um die Buchsenhalteöffnung 311 herum weist bei dem Lenkerarm 301 gemäß der siebten Ausführungsform die Trennwand 316 dieselbe Wanddicke wie der Abschnitt 317 auf. Eine V-förmige Nut ist in der Mitte der Innenfläche der Trennwand 316 ausgebildet, so daß ein lokaler dünnwandiger Abschnitt 316a in der Trennwand 316 gebildet wird. Dies erleichtert die plastische Verformung der Trennwand 316, um den Aufprall beim Zusammenstoß zu vermindern.

Der Armkörper für den Arm nach dem Stand der Technik kann aus einem hohlen Rohrteil aus Eisen hergestellt werden. Gleichfalls werden die Armkörper gemäß der ersten bis siebten Ausführungsform aus einem hohlen Rohrteil hergestellt. Daher sind keine Modifikationen in der Gestaltung erforderlich, was für die Gestaltung vorteilhaft ist. Ferner ist das hohle Rohrteil aus Aluminium, so daß der Lenkerarm leichter als das herkömmliche ist.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf die erste bis siebte Ausführungsform beschränkt. Vielmehr sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich. Beispielsweise können die Buchsenbefestigungsteile 103, 203 und 303 druckgegossen, gegossen oder aus Aluminium geschmiedet sein. Ferner können die Buchsenbefestigungsteile 103, 203 und 303 durch Schrauben befestigt oder mit dem Armkörpern 102, 202 bzw. 302 mechanisch verklemmt werden. Ferner können die Buchsenhalteöffnungen 111, 211 und 311 direkt als Buchsenbefestigungen 110, 210 bzw. 310 an beiden Enden der Armkörper 102, 202 bzw. 302 ohne Anordnung der Buchsenbefestigungen 110, 210 bzw. 310 als Bauteile getrennt von den Armkörpern 102, 202 bzw. 302 sein.

Beispiele 4-6 und Vergleichsbeispiel 1

Aluminium JIS (Japanese Industrial Standards) A6063-T5 wurde zu einem hohlen Rohr (ϕ22-t2) mit einer Länge von 300 mm extrudiert, um den Armkörper 102 zu formen. Unter Verwendung dieses Armkörpers 102 wurden drei Arten von Lenkerarmen (Beispiele 1-3) gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform mit drei unterschiedlichen Maßen der Ausnehmung x hergestellt. Gleichfalls wurde dasselbe Aluminium JIS A6063- T5 zu einem hohlen Rohr (ϕ22-t2) mit einer Länge von 300 mm extrudiert, um den Armkörper 102 zu formen. Unter Verwendung dieses Armkörpers 102 wurden drei Arten von Lenkerarmen (Beispiele 4-6) gemäß der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform mit drei unterschiedlichen Maßen der Durchbiegung y hergestellt.

Zwischenzeitlich wurde Aluminium JIS A6063-T5 zu einem hohlen Rohr (ϕ22-t2) mit einer Länge von 300 mm extrudiert, um den Armkörper 102 zu formen. Unter Verwendung dieses Armkörpers wurde ein Lenkerarm (Vergleichsbeispiel 1) hergestellt, wobei der Armkörper 102 keiner plastischen Verformung unterzogen wurde.

Dann wurden mit Bezug auf die Lenkerarme nach den Beispielen 1-6 und dem Vergleichsbeispiel 1 die Biegefestigkeit und die Zugfestigkeit geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgelistet.

Tabelle 1

Wie aus Tabelle 1 ersichtlich, verringert sich die Biegefestigkeit mit größer werdender Ausnehmung x und mit größer werdender Durchbiegung y. Es ist zu beobachten, daß das Maß der Verringerung der Biegefestigkeit viel größer als das Maß der Erhöhung der Zugfestigkeit. Das heißt, daß im Falle der plastischen Verformung fast ohne Verringerung der horizontalen Querschnittsfläche die Biegefestigkeit verringert werden kann, wobei die Verringerung der Zugfestigkeit verhindert wird. Daher verbiegen sich die Lenkerarme nach den Beispielen 1-6 leicht. Außerdem weisen diese Lenkerarme eine hohe Festigkeit gegen Belastungen in Zugrichtung auf.

Wie oben beschrieben, weist ein in einem Kraftfahrzeug montierter Lenkerarm gemäß der Erfindung einen stabförmigen Körper aus Metall auf. Eine Verbindung ist an einem Teil dieses Körpers des Lenkerarms ausgebildet. Der Lenkerarm weist einen verformbaren Abschnitt auf, der eine leichte Verformung des Lenkerarms ermöglicht, wenn eine axiale Druckbelastung auf diesen Lenkerarm ausgeübt wird. Bei einem Zusammenstoß des Kraftfahrzeugs wird durch eine axiale Druckbelastung der verformbare Abschnitt des Lenkerarms verformt. Aufgrund dieser Verformung kann der Aufprall beim Zusammenstoß vermindert werden.

Wenn der verformbare Abschnitt einen lokalen Abschnitt aufweist, der in Längsrichtung in der Mitte des Armkörpers angeordnet ist und durch Quetschen eines Wandabschnitts des Armkörpers gebildet wird, verbiegt eine axiale Druckbelastung den gequetschten Wandabschnitt des Körpers des Lenkerarms. Das Verbiegen des Lenkerarms vermindert den Aufprall beim Zusammenstoß.

Wenn der Körper des Lenkerarms aus einem hohlen Rohr besteht, und wenn der verformbare Abschnitt eine lokale Ausnehmung der Umfangswand des hohlen Rohres ist und in Längsrichtung in der Mitte des Armkörpers angeordnet ist, verbiegt die axiale Druckbelastung den Armkörper an der Ausnehmung. Dieses Verbiegen vermindert den Aufprall beim Zusammenstoß. Ferner weist der Armkörper ein geringes Gewicht auf, da er aus einem hohlen Rohr hergestellt ist.

Wenn das hohle Rohr einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, ist kaum ein toter Raum vorhanden. Daher ist der Raumfaktor hoch.

Wenn das hohle Rohr durch Extrudieren hergestellt ist, kann der Armkörper effizient und mit geringen Kosten hergestellt werden.

Wenn der oben genannte verformbare Abschnitt ein axial versetzter Abschnitt ist, der lokal in Längsrichtung in der Mitte des Armkörpers ausgebildet ist, verbiegt eine axiale Druckbelastung den Armkörper an dem axial versetzten Abschnitt. Das Verbiegen vermindert den Aufprall beim Zusammenstoß.

Wenn der verformbare Abschnitt ein dünnwandiger Abschnitt ist, der lokal in Längsrichtung in der Mitte des Armkörpers ausgebildet ist, verbiegt eine axiale Druckbelastung den Armkörper an dem dünnwandigen Abschnitt. Dieses Verbiegen vermindert den Aufprall beim Zusammenstoß.

Wenn der dünnwandige Abschnitt durch einen Schneidvorgang hergestellt wird, kann der Lenkerarm mit hoher Genauigkeit in seinen Abmessungen hergestellt werden.

Wenn sich der dünnwandige Abschnitt am Umfang des Armkörpers erstreckt, kann die Richtung der Verformung des Armkörpers bestimmt werden.

Wenn die Verbindung eine Buchsenbefestigung mit einer Buchsenhalteöffnung ist, in welcher eine Buchse eingepaßt gehalten wird, wenn der verformbare Abschnitt in der Nähe der Buchsenhalteöffnung über eine Trennwand ausgebildet ist, und wenn die Buchse einen Raum aufweist, der eine Bewegung der Buchse bei plastischer Verformung der Trennwand ermöglicht, dann bewirkt eine axiale Druckbelastung die Bewegung der Buchse in den Raum hinein unter plastischer Verformung der Trennwand, wodurch der Aufprall beim Zusammenstoß vermindert wird.

Wenn die Trennwand eine geringere Wanddicke als die anderen Abschnitte der Umfangwand um die Buchsenhalteöffnung herum aufweist, verformt sich die Trennwand leicht plastisch. Dadurch wird der Aufprall beim Zusammenstoß verringert.

Wenn ein dickwandiger Abschnitt in einem Teil der Trennwand ausgebildet ist, verformt sich die Trennwand gleichfalls leicht plastisch. Daher wird sichergestellt, daß sich der Aufprall beim Zusammenstoß vermindert.

Wenn der Armkörper aus Aluminium oder einer Aluminium­ legierung ist, kann ein geringes Gewicht des Lenkerarms erreicht werden. Wenn die oben beschriebene Verbindung aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ist, kann ein leichtes Gewicht des Lenkerarms erzielt werden.

Claims (16)

1. Lenkerarm, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem stabförmigen Körper (102, 202, 302) aus Metall, einem Gelenk (103, 203, 303), das an einem Teil des stabförmigen Körpers (102, 202, 302) ausgebildet ist, und einem verformbaren Abschnitt (106, 107, 108, 206, 207, 208, 316), der eine Verformung des Lenkerarms (101, 201, 301) leicht ermöglicht, wenn eine axiale Druckbelastung ausgeübt wird.

2. Lenkerarm nach Anspruch 1, wobei der verformbare Abschnitt (106, 107, 108, 206, 207, 208) nur in Längsrichtung in der Mitte des stabförmigen Körpers (102, 202) ausgebildet ist und durch Quetschen eines Teils der Wand des stabförmigen Körpers (102, 202) hergestellt ist.

3. Lenkerarm nach Anspruch 1, wobei der stabförmige Körper (102, 202) ein hohles Rohr mit einer gekrümmten Umfangswand ist, und,, der verformbare Abschnitt (108, 206, 207) in Längsrichtung in der Mitte des stabförmiges Körpers (102, 202) angeordnet und durch Aussparen eines Teils der gekrümmten Umfangswand geformt ist.

4. Lenkerarm nach Anspruch 1, wobei der verformbare Abschnitt ein axial versetzter Abschnitt (106, 107) ist, der in Längsrichtung in der Mitte des stabförmiges Körpers (102) angeordnet ist.

5. Lenkerarm nach Anspruch 1, wobei der verformbare Abschnitt ein dünnwandiger Abschnitt (206, 207) ist, der lokal in Längsrichtung in der Mitte des stabförmigen Körpers (202) ausgebildet ist.

6. Lenkerarm nach Anspruch 5, wobei der dünnwandige Abschnitt (206, 207) durch einen Schneidvorgang geformt ist.

7. Lenkerarm nach Anspruch 5, wobei der dünnwandige Abschnitt (206) um den gesamten Umfang des Lenkerarms (201) herum geformt ist.

8. Lenkerarm nach Anspruch 5, wobei sich der dünnwandige Abschnitt (207) teilweise um den Umfang des Lenkerarms (201) herum erstreckt.

9. Lenkerarm nach Anspruch 1, wobei das Gelenk ein Buchsenbefestigungsteil (303) mit einer Buchsenhalteöffnung (311) ist, in welche eine Buchse (304) im Preßsitz montiert ist, und der verformbare Abschnitt ein Raum (312) ist, der in der Nähe der Buchsenhalteöffnung (311) und an der gegenüberliegenden Seite einer Trennwand (316) der Buchsenhalteöffnung (311) ausgebildet ist, um eine Bewegung der in der Buchsenhalteöffnung (311) gehaltenen Buchse (304) bei plastischer Verformung der Trennwand (316) zu ermöglichen.

10. Lenkerarm nach Anspruch 9, wobei die Trennwand (316) dünner als die anderen Abschnitte einer die Buchsenhalteöffnung (311) umgebenden Wand ist.

11. Lenkerarm nach Anspruch 9, wobei die Trennwand (316) einen lokal dünnwandigen Abschnitt (316a) aufweist.

12. Lenkerarm nach Anspruch 1, wobei der stabförmige Körper (102, 202, 302) oder das Gelenk (103, 203, 303) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung sind.

13. Lenkerarm nach einem der Ansprüche 2, 3 und 4, wobei der verformbare Abschnitt (106, 107, 108, 206, 207, 208) durch plastisches Umformen hergestellt ist.

14. Lenkerarm nach einem der Ansprüche 4, 5 und 9, wobei der stabförmige Körper (102, 202, 302) ein hohles Rohr ist.

15. Lenkerarm nach Anspruch 3 oder 14, wobei das hohle Rohr eine kreisförmigen Querschnitt aufweist.

16. Lenkerarm nach Anspruch 3 oder 14, wobei das hohle Rohr durch Extrudieren hergestellt ist.