DE69208339T2 - Verstärkter oberer Lenker für ein Fahrzeugaufhängungssystem - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf einen oberen Regelarm für ein Fahrzeug-Aufhängungssystem, der dafür eingerichtet ist, mit einer Kugelgelenkbaugruppe und einer Drehstabbaugruppe verbunden zu werden, und einen aus einem Stück bestehenden Körper umfasst, der von im wesentlichen U-förmiger Gestalt ist und Mittel hat, um die Kugelgelenkbaugruppe am Scheitel des benannten Körpers und die Drehstabbaugruppe an den Enden des benannten Körpers aufzunehmen.
• Obere Regelarme werden üblicherweise in Aufhängungssysteme von Last- und Personenwagen eingebaut. Der typische Regelarm ist allgemein U-förmig und hat eine Kugelgelenkbaugruppe an seinem Scheitel und Drehstablagerschalen an seinen Enden, damit er an einer Drehstabbaugruppe befestigt werden kann. In der Vergangenheit waren die Versteifungsabschnitte zwischen den Lagerschalen und dem Kugeigelenk Vollquerschnitte aus Gusseisen oder Gussaluminium. Es bestand die Meinung, dass die herkömmlichen Gussmetallprofile notwendig sind, um den Regelarm unter den Beanspruchungen des Aufhängungssystems unversehrt zu erhalten. In neuerer Zeit sind die Versteifungsabschnitte aus einem Stahlschmiedestück in Drahtgestellkonstruktion ausgeführt worden. Diese Regelarmausführungen waren zwar stabil genug, um die Spannungsbelastungen auszuhalten, sie waren aber auch sehr schwer. Auf dem heutigen Fahrzeugmarkt werden die Fahrzeuge in jeder Hinsicht auf mögliche Gewichtsverminderungen hin untersucht.
• Die Patentschrift US-A-2 611 625 offenbart eine unabhängige Vorderradaufhängung, die als eine Einheit mit dem Fahrzeugchassis verbunden ist und einen Regelarm umfasst, der die im ersten Teil des unabhängigen Anspruchs 1 definierten Merkmale aufweist. Der Arm ist aus einem Paar seitlicher U-Profile zusammengesetzt, die sich nach aussen hin zusammenlaufend erstrecken und durch einen vollwandigen Abschnitt miteinander verbunden sind. Die U-Profile haben beidseitig vorstehende Ränder, wobei die äusseren Ränder sich um den äusseren Endabschnitt des vollwandigen Abschnitts herum erstrecken. Dieser Regelarm kann aus einem einzigen Stück von Metallblech ausgestanzt werden, ist aber möglicherweise nicht stabil genug, um die sehr hohen Spannungsbelastungen auszuhalten, die bei starker Nutzung auftreten.
• Unter den neueren Vorschlägen zur Gewichtsverminderung des Aufhängungssystems befindet sich ein hohler, zweiteiliger Regelarm. Der quadratische Hohlstababschnitt umfasst ein Paar U-förmiger, ineinander verschachtelter und doppelnahtgeschweisster Komponenten. Daher hat der Regelarm doppelte Seitenwände und einfache Wände auf der Ober- und Unterseite. Obwohl dieser Arm stabil und leicht ist, befinden sich die doppelten Seitenwände nicht in den Bereichen von Druckspannung, wo der Arm zusätzliche Stabilität benötigt. Darüber hinaus erfordert die Doppelnahtausführung ein genaues Schweissen entlang eines gekrümmten Umfangs, was nicht leicht zu erreichen war. Dennoch sind wesentliche Gewichtsverminderungen gegenüber den Vollquerschnitten vorbekannter Regelarme erreicht worden.
• Die vorliegende Erfindung überwindet die Nachteile vorbekannter Regelarme, was durch den Gegenstand des Anspruchs 1 erzielt wird.
• Diese Merkmale gestatten es, das Gesamtgewicht des Regelarms zu verringern, jedoch die Stabilität in den wichtigsten Spannungszonen des gekrümmten Abschnitts zu erhalten.
• Die hohlen Dreikantabschnitte werden durch einen Stanzprozess geformt, wobei die Oberkante des Versteifungsabschnitts eine Nahtschweissung einschliesst, um den dreieckigen Querschnitt zu schaffen. Für erhöhte Versteifung und Verstärkung ist entlang der geschweissten Kanten ein vergrösserter Aussenrand ausgebildet. Dieser Aussenrand, der sich entlang der unter hoher Druckspannung stehenden Bereiche der Regelarmkrümmung erstreckt, schliesst Spannungsbrüche entlang dieses Bereiches aus und gestattet eine Doppelplatten-FEA-Simulation, was zu zusätzlichen Lastausgleichsmöglichkeiten führt.
• Weitere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden eingehenden Beschreibung hervor, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu sehen ist.
• Die vorliegende Erfindung kann durch Bezugnahme auf die folgende, eingehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung genauer verstanden werden, wenn diese in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung gelesen wird, in der sich gleiche Bezugszeichen in allen Ansichten auf gleiche Teile beziehen und worin
• Figur 1 eine perspektivische Aufsicht eines oberen Regelarms für eine Fahrzeugaufhängung, der die vorliegende Erfindung verkörpert, und
• Figur 2 eine entlang der Linie 2-2 der Figur 1 gesehene Querschnittsansicht des Regelarms ist.
• Bezugnehmend auf Figuren 1 und 2, zeigen diese eine Aufsicht und eine Querschnittsansicht eines Regelarms 10, der die Grundgedanken der vorliegenden Erfindung verkörpert. Der Regelarm 10 ist vorzugsweise ein oberer Regelarm, der zu einem Fahrzeugaufhängungssystem gehört. Wie es für solche Bauteile typisch ist, hat der Regelarm 10 eine im wesentliche U-förmige Gestalt mit Lageröffnungen 12, die an den Enden der Schenkel 14 ausgebildet sind, und einen Kugelgelenksitz 16, der am Scheitel 18 des Regelarms 10 ausgebildet ist. Der Kugelgelenksitz 16 ist dafür eingerichtet, mit einer (nicht gezeigten) Kugelgelenkbaugruppe zusammenzuwirken, und kann ein Kugelgelenkgehäuse einschliessen, das zusammen mit dem Regelarm 10 aus einem Stück gearbeitet ist. Typische moderne Regelarme 10 haben ein getrenntes Kugelgelenkgehäuse, das in den Scheitel 18 des Regelarms 10 eingesetzt wird. Die Lageröffnungen 12 sind so ausgelegt, dass sie (nicht gezeigte) Rohrlager für schlüssiges Ineinandergreifen mit einer Drehstabbau gruppe aufnehmen, die zum Fahrzeugaufhängungssystem gehört. Der Drehstab erstreckt sich typischerweise durch beide Lageröffnungen 12 hindurch und gestattet so dem Regelarm 10, in seiner Reaktion auf den auf das Fahrzeugaufhängungssystem einwirkenden Strassenzustand um die Baugruppe zu schwingen.
• Der Regelarm 10 der vorliegenden Erfindung ist aus einem zusammenhängenden Metallstanzstück gebildet, um die erforderliche strukturelle Festigkeit für das Aufhängungssystem zu gewährleisten. Im Unterschied zu vorbekannten Regelarmen, die aus Vollprofilen zusammengesetzt waren, hat die vorliegende Erfindung jedoch hohle Versteifungsabschnitte 20 zur Gewichtsverminderung. Der Regelarm 10 hat Versteifungsabschnitte 20 an jedem Schenkel 14 zwischen dem Scheitel 18 und den Lageröffnungen 12. Diese Versteifungsabschnitte 20 sind äusserst grossen Druckund Zugbelastungen ausgesetzt und müssen daher genügende strukturelle Festigkeit haben, um diese Belastungen auszuhalten. Um die strukturelle Festigkeit zu bewahren und dennoch eine wesentliche Gewichtsverminderung zu gewähren, sind die Versteifungsabschnitte 20 des Regelarms 10 der vorliegenden Erfindung mit hohlen, im wesentlichen dreieckigen Querschnitten wie am besten in Figur 2 gezeigt ausgestattet. Es wurde gefunden, dass diese dreieckige Gestalt erhöhte Stabilität gegenüber Belastungen, gleichzeitig aber auch eine gleichförmige Schweissnaht entlang der Umrisse der Versteifungsabschnitte 20 schafft, was ein programmiertes Schweissen der Naht 22 entlang der Versteifungsabschnitte 20 erleichtert.
• Der dreieckige Versteifungsabschnitt 20 des Regelarms 10 umfasst eine Bodenwand 24 und ein Paar von Seitenwänden 26, die miteinander in Berührung gebracht werden, um die Naht 22 an der Oberkante (am Scheitel) der Dreiecksgestalt zu bilden. Die obere Naht 22 wird geschweisst, um die Seitenwände 26 zusammenzufügen. In einer bevorzugten Ausführungsform kann ein vorstehender Verstärkungsrand 30 entlang der oberen Naht 22 vorgesehen werden. Der vorstehende Rand 30 wird aus in einem Stück mit den Seitenwänden 26 ausgebildeten Seitenrändern 32 gebildet. Der vorstehende Rand 30 ergibt einen Versteifungseffekt für die Versteifungsabschnitte 20 des Regelarms und verbessert somit die strukturelle Festigkeit.
• Für zusätzliche Festigkeit können ein oder mehrere Verstärkungsglieder 34 in die hohlen Versteifungsabschnitte 20 eingesetzt werden. Diese Verstärkungsglieder 34 können die Gestalt eines Hohlrohrs oder eines Vollstabs haben und werden an Koordinaten des Regelarms 10 mit hoher Lastbeanspruchung angeordnet. Obwohl die Verstärkungsglieder 34 über die volle Länge der Versteifungsabschnitte 20 hinweg eingesetzt werden können, wird vorgezogen, diese Glieder 34 nur in Bereichen der höchsten Belastung einzusetzen und damit das zusätzliche Gewicht auf ein Minimum zu beschränken. Die Verstärkungsglieder 34 werden vorzugsweise an die Bodenwandung 24 angeschweisst, bevor die Seitenwände 26 gebogen und miteinander in Berührung gebracht werden, um die dreieckigen Versteifungsabschnitte 20 zu bilden. Somit schafft die vorliegende Erfindung einen verstärkten, hohlen Versteifungsabschnitt 20 eines Regelarms 10, während gleichzeitig das zusätzliche Gewicht auf ein Minimum beschränkt wird.
• Die voranstehende eingehende Beschreibung wurde nur zum Zweck klaren Verständnisses gegeben, und es sollten daraus keine unnötigen Beschränkungen abgeleitet werden, denn manche Abwandlungen sind für den Fachkundigen offensichtlich, ohne den Schutzbereich der angefügten Ansprüche zu verlassen.

Claims (9)

1. Regelarm für ein Fahrzeug-Aufhängungssystem, der dafür eingerichtet ist, mit einer Kugelgelenkbaugruppe und einer Drehstabbaugruppe verbunden zu werden, und einen aus einem Stück bestehenden Körper (10) umfasst, der von im wesentlichen U-förmiger Gestalt ist und Mittel (16) hat, um die Kugelgelenkbaugruppe an seinem Scheitel aufzunehmen, und der weiterhin Mittel (12) hat, um die Drehstabbaugruppe an seinen Enden aufzunehmen, wobei er Versteifungsabschnitte (20) entlang seiner beiden Schenkel hat, dadurch gekennzeichnet, dass die benannten Versteifungsabschnitte (20) eine Hohlkonfiguration von im wesentlichen dreieckigem Querschnitt haben.

2. Regelarm (10) wie in Anspruch 1 definiert, der weiterhin ein Verstärkungsglied (34) umfasst, das innerhalb von zumindest einem Teilabschnitt des benannten Versteifungsabschnitts (20) angeordnet ist.

3. Regelarm (10) wie in Anspruch 2 definiert, worin das benannte Verstärkungsglied (34) innerhalb der benannten hohlen Versteifungsabschnitte (20) an Koordinaten des benannten Regelarms (10) mit hoher Lastbeanspruchung angebracht ist.

4. Regelarm (10) wie in Anspruch 3 definiert, worin das benannte Verstärku ngsglied (34) innerhalb der benannten hohlen Versteifungsabschnitte (20) an Stellen des benannten Regelarms (10) mit hoher Lastbeanspruchung eingeschweisst ist.

5. Regelarm (10) wie in Anspruch 4 definiert, worin die benannten Versteifungsabschnitte (20) eine obere Naht (22) einschliessen, die entlang des oberen Scheitels des benannten dreieckigen Versteifungsabschnitts (20) ausgebildet ist.

6. Regelarm (10) wie in Anspruch 5 definiert, worin die benannte obere Naht (22) geschweisst ist, um zwei Seiten (26) des benannten dreieckigen Versteifungsabschnitts (20), die den benannten oberen Scheitel bilden, zusammenzuschweissen.

7. Regelarm (10) wie in Anspruch 6 definiert, worin der benannte dreieckige Versteifungsabschnitt (20) eine Bodenwand (24), ein Paar zu der benannten Naht (22) zusammengefügter Seitenwände (26) und von den benannten Seitenwänden (26) sich auswärts erstreckende, aus einem Stück mit diesen Seitenwänden geformte vorstehende Ränder (30) einschliesst und die benannten vorstehenden Ränder (30) eine verstärkende Randkante bilden, die den benannten Versteifungsabschnitten (20) zusätzliche strukturelle Festigkeit verleiht.

8. Regelarm (10) wie in Anspruch 4 definiert, worin das benannte Verstärkungsglied (34) eine metallene Hohlröhre ist.

9. Regelarm (10) wie in Anspruch 4 definiert, worin das benannte Verstärkungsglied (34) ein Metallstab ist.