WO2011006492A1 - Zweipunktlenker - Google Patents

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WO2011006492A1
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Metin Ersoy
Frank Nachbar
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • B60G2206/00—Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
    • B60G2206/01—Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
    • B60G2206/10—Constructional features of arms
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • F16C2326/01—Parts of vehicles in general
    • F16C2326/05—Vehicle suspensions, e.g. bearings, pivots or connecting rods used therein

Definitions

  • the invention relates to a two-point link for use in chassis or steering assemblies of motor vehicles with a handlebar middle element and arranged at the free ends hinge assemblies, of which at least one is designed as an axial joint, which is a
  • Two-point linkage of the type described are in many areas of motor vehicle construction in different form in use. Depending on their use, they are referred to, for example, as pendulum supports, tie rods or stabilizer links. Stabilizer links serve in this regard, for example, to connect the stabilizer bar with the wheel or with a strut of a motor vehicle.
  • Constructions of the type described above has in common that they usually from a handlebar middle element and two separate
  • the object of the invention is to cost-technically further optimize a two-point link of the generic type described above with respect to known from the prior art constructions.
  • the requirements for a small space and the requirements to be placed on a two-point linkage, such as sufficient rigidity and service life, should not be impaired.
  • the handlebar middle element and the shaft component of the axial joint are formed in one piece, so that the handlebar middle element is an integral part of the shaft component.
  • Storage element can be omitted.
  • the cost reduction is thus not insignificant compared to known from the prior art two-point linkage of the generic type.
  • the shaft component a spherical end portion as a bearing element in the joint housing and a rod-shaped longitudinal member for connection to the second joint assembly.
  • the rod-shaped longitudinal element can of course also have a curved shape, if this should be necessary for the structural requirements in use.
  • the shaft component as a rod-shaped element, it may also be expedient, this in a recess,
  • the axial end facing away from the free end of the shaft component, which is received in the recess of belonging to the second joint assembly housing, advantageously has on its outer surface a structuring. This structuring can be done both at one
  • the structuring can be described as a wavy contour with
  • Indentations be formed.
  • the indentations can be made by means of a chipless forming process, which opposite
  • Figure 1 is a sectional view of an inventive
  • FIG. 2 shows an enlarged view of the detail B from FIG. 1.
  • the illustrated two-point link consists essentially of three
  • the handlebar middle element 1 as well as at the ends of the Handlebar middle element 1 arranged joint assemblies 2 and 3.
  • the handlebar middle element 1 is designed as a straight metal bar.
  • link elements which have a curved and optionally a diameter over the length
  • the mentioned hinge assemblies 2 and 3 are designed differently in the illustrated embodiment.
  • the joint assembly 2 consists of an axial joint, whereas the joint assembly 3 is formed as a rubber bearing joint.
  • the bearing shell 6 in turn encloses a bearing ball 5 of a shaft component.
  • the arranged on the joint housing 7 threaded bolt 4 is used for wheel-side determination of the two-point link.
  • the shaft member 8 thus consists of a rod-shaped longitudinal member 9 with a spherical end portion 10 for storage within the steering housing 7. The length of the rod-shaped
  • Longitudinal element 9 corresponds to the circumstances as they are known from the prior art for conventional linkage elements. At the hinge assembly facing away from the free end of the shaft member 8 this is received in a recess 11 of the housing 12, which belongs to the hinge assembly 3. Of course, it is conceivable, in the context of a function reversal in the rod-shaped longitudinal element 9 to introduce a bore into which then a pin-shaped element of the housing 12 is inserted.
  • connection between the longitudinal element 9 and the housing 12 is made in the region of the recess 11 by means of a forming process.
  • This forming process may be a conventional pressing process, but also advantageous is a transformation by means of electromagnetic forces.
  • the electromagnetic forming method is a non-contact method in which the connection area between the corresponding components is enclosed by a magnetic coil.
  • This magnetic coil provides within a very short period of time in the millisecond range a field strength energy in the order of 60 to 70 kJ, by which a repulsion of the longitudinal element 9 in the end region enclosing walls 13 of the housing 12 are brought about.
  • the extremely large repulsion forces cause a pressing of the wall 13 to the end portion of the longitudinal element 9, so that a
  • the wall 13 adapts to the structured surface of the longitudinal element 9, so that also on the outside of the wall 13, a corresponding Kontu ⁇ réelle occurs.
  • An increase in strength by means of the structuring described can additionally be brought about by the fact that this structuring is brought about on the longitudinal element 9 by a non-cutting forming process in order to avoid notch stresses in the component.

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Es wird ein Zweipunktlenker zum Einsatz in Fahrwerks- oder Lenkungsbaugruppen von Kraftfahrzeugen mit einem Lenkermittelelement (1) und an dessen freien Enden angeordneten Gelenkbaugruppen (2, 3) vorgestellt, von denen mindestens eine als Axialgelenk ausgebildet ist, welche ein Gelenkgehäuse (7) und ein im Gelenkgehäuse (7) gelagertes Schaftbauteil (8) aufweist, vorgestellt, wobei erfindungsgemäß das Lenkermittelelement (1) und das Schaftbauteil (8) einstückig ausgebildet sind, so dass das Lenkermittelelement (1) integraler Bestandteil des Schaftbauteiles (8) ist.

Description

Zweipunktlenker
Die Erfindung betrifft einen Zweipunktlenker zum Einsatz in Fahrwerks- oder Lenkungsbaugruppen von Kraftfahrzeugen mit einem Lenkermittelelement und an dessen freien Enden angeordneten Gelenkbaugruppen, von denen mindestens eine als Axialgelenk ausgebildet ist, welches ein
Gelenkgehäuse und ein im Gelenkgehäuse gelagertes Schaftbauteil aufweist.
Zweipunktlenker der eingangs geschilderten Art sind in vielen Bereichen des Kraftfahrzeugbaus in unterschiedlicher Ausgestaltung im Einsatz. Sie werden hierbei je nach Verwendung beispielsweise als Pendelstützen, Spurstangen oder Stabilisatorlenker bezeichnet. Stabilisatorlenker dienen in dieser Hinsicht beispielsweise zum Verbinden der Stabilisatorstange mit dem Radträger bzw. mit einem Federbein eines Kraftfahrzeuges.
Darüber hinaus sind besonders bei Mehrlenkeraufhängungen von
Kraftfahrzeughinterachsen sogenannte Querlenker im Einsatz, die bei kostengünstigen Ausführungen aus einem den Einbaubedingungen angepassten gebogenen Blechteil mit an den freien Enden angeformten Augen bestehen. In die Augen werden Gummilager mit einem Innen- und Außenring
eingepresst. Insbesondere bei preislich hochwertigeren Fahrzeugen und hier besonders bei Trapezlenkeraufhängungen sind darüber hinaus
Zweipunktlenker im Einsatz, die aus kinematischen Gründen ein radseitiges Kugelgelenk aufweisen, um die Verspannungen bei elastokinematischer Bewegung des Rades, wie sie beim Einsatz von Gummilagern auftreten, zu vermeiden und die karosseπeseitig mit einem Gummilager versehen sind, um entsprechende Schwingungen vom Fahrzeugaufbau fernzuhalten. Allen
Konstruktionen der eingangs geschilderten Art ist gemeinsam, dass sie in aller Regel aus einem Lenkermittelelement und zwei separaten
Gelenkbaugruppen im einfachsten Fall bestehen. Diese Bauweise bedingt naturgemäß eine größere Anzahl von Einzelteilen, was sowohl hinsichtlich Herstellung der Einzelteile als auch hinsichtlich des Montageaufwandes beim Zusammenbau des Zweipunktlenkers unter Kostengesichtspunkten nachteilig ist.
Da in allen Bereichen der Kraftfahrzeugtechnik die verwendeten Bauteile einem immer höheren Kostendruck hinsichtlich der Herstellung und der Montage ausgesetzt sind, besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Zweipunktlenker der eingangs geschilderten gattungsgemäßen Art gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Konstruktionen kostentechnisch weiter zu optimieren. Dabei sollen selbstverständlich die Anforderungen an einen geringen Bauraum sowie die an einen Zweipunktlenker allgemein zu stellenden Anforderungen, wie ausreichende Steifigkeit und Lebensdauer, nicht beeinträchtigt werden.
Die Lösung der Aufgabe ergibt sich in Zusammenschau mit den
gattungsbildenden Merkmalen des Anspruches 1 aus der im kennzeichnenden Teil offenbarten technischen Lehre.
Erfindungswesentlich dabei ist es, dass das Lenkermittelelement und das Schaftbauteil des Axialgelenkes einstückig ausgebildet sind, so dass das Lenkermittelelement integraler Bestandteil des Schaftbauteiles ist.
Durch die geschilderte konstruktive Gestaltung wird eine Reduzierung der Bauteilmenge eines gattungsgemäßen Zweipunktlenkers herbeigeführt, da nunmehr eine separate Fertigung des Lenkermittelelementes entfallen kann. Dabei stellt die Herstellung eines längeren Schaftbauteiles keine fertigungstechnische Schwierigkeit dar, die zu einer Kostenerhöhung führen könnte, da gleichzeitig eine separate Fertigung des
Lagermittelelementes sowie eine Montage von Axialgelenk und
Lagermittelelement entfallen kann. Die Kostenreduzierung ist somit gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Zweipunktlenkern der gattungsgemäßen Art durchaus nicht unbedeutend.
Besondere Ausgestaltungen des Zweipunktlenkers ergeben sich zusammen mit der technischen Lehre des Anspruches 1 zusätzlich aus den auf diesen rückbezogenen Unteransprüchen.
Es hat sich insbesondere als vorteilhaft erwiesen, wenn das Schaftbauteil einen kugelförmigen Endbereich als Lagerelement im Gelenkgehäuse und ein stabförmiges Längselement zur Anbindung an die zweite Gelenkbaugruppe aufweist. Das stabförmige Längselement kann hierbei selbstverständlich auch eine gebogene Form aufweisen, sofern dies für die bautechnischen Anforderungen im Einsatz notwendig sein sollte.
Durch die Ausgestaltung des Schaftbauteiles als stabförmiges Element kann es darüber hinaus zweckmäßig sein, dieses in einer Ausnehmung,
vorzugsweise als Sacklochbohrung, an der zweiten Gelenkbaugruppe aufzunehmen .
Das dem Axialgelenk abgewandte freie Ende des Schaftbauteiles, welches in der Ausnehmung des zur zweiten Gelenkbaugruppe gehörenden Gehäuses aufgenommen ist, weist zweckmäßig an seiner äußeren Oberfläche eine Strukturierung auf. Diese Strukturierung kann sowohl bei einem
Pressvorgang zur Verbindung der in Rede stehenden Teile als auch bei einer entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung verwendeten Verbindungstechnik mittels eines elektromagnetischen Umformvorganges zur Festigungssteigerung beitragen.
Die Strukturierung kann als wellenförmige Kontur mit in
Schaftbauteil-Längsπchtung umlaufenden, nebeneinander angeordneten und gegenüber dem Querschnitt des Schaftbauteiles rückspringenden
Einbuchtungen ausgebildet sein. Die Einbuchtungen können dabei mittels eines spanlosen Umformvorganges hergestellt sein, was gegenüber
spangebenden Verfahren hinsichtlich des Kraftverlaufes im Bauteil von Vorteil ist.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung anhand der beigefügten Abbildungen näher erläutert.
Es zeigt:
Figur 1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen
Zweipunktlenkers in Gesamtdarstellung
und
Figur 2 eine vergrößerte Darstellung des Details B aus Figur 1.
Der dargestellte Zweipunktlenker besteht im Wesentlichen aus drei
Elementen: dem Lenkermittelelement 1 sowie den an den Enden des Lenkermittelelementes 1 angeordneten Gelenkbaugruppen 2 und 3. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Lenkermittelelement 1 als gerade Metallstange ausgeführt. Es sind jedoch je nach konstruktiver Anforderung und Bauraumverfügbarkeit auch Lenkerelemente üblich, welche eine gebogene und gegebenenfalls im Durchmesser über die Länge
unterschiedliche Größe aufweisen.
Die angesprochenen Gelenkbaugruppen 2 und 3 sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel unterschiedlich ausgeführt. Die Gelenkbaugruppe 2 besteht aus einem Axialgelenk, wohingegen die Gelenkbaugruppe 3 als Gummilagergelenk ausgebildet ist.
Zur Gelenkbaugruppe 2 gehören, wie dies insbesondere aus Figur 2 deutlich wird, ein Gelenkgehäuse 7 mit einer Ausnehmung, in der eine Lagerschale 6 aufgenommen ist. Die Lagerschale 6 wiederum umschließt eine Lagerkugel 5 eines Schaftbauteiles . Der am Gelenkgehäuse 7 angeordnete Gewindebolzen 4 dient zur radseitigen Festlegung des Zweipunktlenkers .
Erfindungswesentlich für den dargestellten Zweipunktlenker ist es, dass, wie dies aus Figur 2 insbesondere deutlich wird, das
Lenkermittelelement 1 mit dem Schaftbauteil 8 des Axialgelenkes
einstückig ausgeführt ist. Das Schaftbauteil 8 besteht somit aus einem stabförmigen Längselement 9 mit einem kugelförmigen Endbereich 10 zur Lagerung innerhalb des Lenkgehäuses 7. Die Länge des stabförmigen
Längselementes 9 entspricht dabei den Gegebenheiten, wie sie aus dem Stand der Technik für übliche Lenkermittelelemente bekannt sind. An dem der Gelenkbaugruppe abgewandten freien Ende des Schaftbauteiles 8 ist dieses in einer Ausnehmung 11 des Gehäuses 12 aufgenommen, welches zur Gelenkbaugruppe 3 gehört. Selbstverständlich ist es denkbar, im Rahmen einer Funktionsumkehr in das stabförmige Längselement 9 eine Bohrung einzubringen, in die dann ein stiftförmiges Element des Gehäuses 12 eingesetzt ist.
Wie aus der Figur 1 ergänzend ersichtlich ist, wird die Verbindung zwischen Längselement 9 und Gehäuse 12 im Bereich der Ausnehmung 11 mittels eines Umformvorganges vorgenommen. Dieser Umformvorgang kann ein üblicher Pressvorgang sein, vorteilhaft ist jedoch auch eine Umformung mittels elektromagnetischer Kräfte. Bei dem elektromagnetischen Umformverfahren handelt es sich um ein berührungsloses Verfahren, bei dem der Verbindungsbereich zwischen den korrespondierenden Bauteilen von einer Magnetspule umschlossen wird. Diese Magnetspule stellt innerhalb einer extrem kurzen Zeitspanne im Millisekundenbereich eine Feldstärkeenergie in der Größenordnung von 60 bis 70 kJ bereit, durch die eine Abstoßung der das Längselement 9 im Endbereich umschließenden Wandungen 13 des Gehäuses 12 herbeigeführt werden. Die extrem großen Abstoßungskräfte bewirken eine Anpressung der Wandung 13 an den Endbereich des Längselementes 9, so dass eine
dauerhafte Verbindung zwischen den zu koppelnden Bauteilen herbeigeführt wird.
Wie aus der Figur 1 zusätzlich zu ersehen ist, wird eine zusätzliche Festigkeitssteigerung der Verbindung zwischen Längselement 9 und
Gehäuse 12 dadurch herbeigeführt, dass der Endbereich des Längselementes 9 eine Strukturierung aufweist. Diese Strukturierung ist als
wellenförmige Kontur mit in Schaftbauteil-Längsπchtung umlaufenden, nebeneinander angeordneten und gegenüber dem Querschnitt des
Längselementes 9 rückspringenden Einbuchtungen 14 gestaltet.
Während des Umformvorgangs zur Verbindung der zu koppelnden Teile passt sich die Wandung 13 an die strukturierte Oberfläche des Längselementes 9 an, so dass auch an der Außenseite der Wandung 13 eine entsprechende Kontuπerung eintritt.
Eine Festigkeitssteigerung mittels der beschriebenen Strukturierung kann zusätzlich dadurch herbeigeführt werden, dass diese Strukturierung am Längselement 9 durch einen spanlosen Umformvorgang herbeigeführt wird, um Kerbspannungen im Bauteil zu vermeiden. Bezugszeichenliste
1 Lenkermittelelement
2 Gelenkbaugruppe
3 Gelenkbaugruppe
4 Gewindebolzen
5 Lagerkugel
6 Lagerschale
7 Gelenkgehäuse
8 Schaftbauteil
9 Längselernent
10 Kugelförmiger Endbereich
11 Ausnehmung
12 Gehäuse
13 Wandung
14 Einbuchtung

Claims

Zweipunktlenker
1. Zweipunktlenker zum Einsatz in Fahrwerks- oder Lenkungsbaugruppen von Kraftfahrzeugen mit einem Lenkermittelelement (1) und an dessen freien Enden angeordneten Gelenkbaugruppen (2, 3), von denen mindestens eine als Axialgelenk ausgebildet ist, welche ein Gelenkgehäuse (7) und ein im Gehäuse (12) gelagertes Schaftbauteil (8) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Lenkermittelelement (1) und das Schaftbauteil (8) einstückig ausgebildet sind, so dass das Lenkermittelelement (1) integraler
Bestandteil des Schaftbauteiles (8) ist.
2. Zweipunktlenker nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, dass
das Schaftbauteil (8) einen kugelförmigen Endbereich als Lagerelement im
Gehäuse (7) und ein stabförmiges Längselement (9) zur Anbindung an die zweite Gelenkbaugruppe (3) aufweist.
3. Zweipunktlenker nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Schaftbauteil (8) in einer Ausnehmung (11) an der zweiten
Gelenkbaugruppe (3) aufgenommen ist.
4. Zweipunktlenker nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ausnehmung (11) als Sacklochbohrung in einem zur zweiten
Gelenkbaugruppe (3) gehörenden Gehäuse (12) ausgebildet ist.
5. Zweipunktlenker nach einem der Ansprüche 1 bis 4
dadurch gekennzeichnet, dass
das dem Axialgelenk abgewandten freie Ende des Schaftbauteiles (8) an seiner äußeren Oberfläche eine Strukturierung aufweist.
6. Zweipunktlenker nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Strukturierung eine als wellenförmige Kontur mit in
Schaftbauteil-Längsπchtung umlaufenden, gegenüber dem Querschnitt des Schaftbauteiles (8) rückspringenden Einbuchtungen (14) aufweist.
7. Zweipunktlenker nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Strukturierung am Schaftbauteil (8) durch einen spanlosen
Umformvorgang hergestellt ist.
8. Zweipunktlenker nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Schaftbauteil (8) an der zweiten Gelenkbaugruppe (3) durch einen elektromagnetischen Umformvorgang festgelegt ist.
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