WO2013104476A1

WO2013104476A1 - Lenker mit elastomerbauteil

Info

Publication number: WO2013104476A1
Application number: PCT/EP2012/075053
Authority: WO
Inventors: Dirk Adamczyk
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 2012-01-10
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2013-07-18
Also published as: DE102012200251B4; DE102012200251A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Lenker zur kraftübertragenden Kopplung zwischen zwei Baugruppen beispielsweise der Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs. Der Lenker umfasst einen Lenkerkörper und zumindest einen Lagerbereich zur Aufnahme einer Lageranordnung. Die Lageranordnung umfasst zumindest ein Elastomerbauteil. Der Lenker zeichnet sich dadurch aus, dass das Elastomerbauteil im Lagerbereich stoffschlüssig unmittelbar mit dem Lenkerkörper 1 ) und/ oder mit einem in einem Lagerbereich (3) angeordneten Lagerelement (8) der Lageranordnung (5) verbunden ist. Mit der Erfindung wird ein Lenker mit hoher Bauteilintegration und reduzierter Masse bereitgestellt, der mit einer minimalen Anzahl an Herstellungsschritten kostengünstig produzierbar ist.

Description

Lenker mit Elastomerbauteil

Die Erfindung betrifft einen Lenker mit einer Lageranordnung und mindestens einem Elastomerbauteil, zur kraftübertragenden Kopplung zwischen mindestens zwei Baugruppen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1

Gattungsgemäße Lenker werden - beispielsweise als Pendelstützen oder Querlenker - eingesetzt, um Kräfte und/ oder Bewegungen zwischen benachbarten Baugruppen zu übertragen, z. B. zwischen verschiedenen relativbeweglichen

Baugruppen im Fahrwerk oder in der Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs.

Insbesondere im Fahrzeugbau werden dabei hohe Ansprüche an derartige Lenker gestellt, darunter vor allem hohe Belastbarkeit und Dauerfestigkeit bei geringer Masse ebenso wie Korrosionsbeständigkeit, bei gleichzeitig niedrigen Herstellungskosten.

Bei aus dem Stand der Technik bekannten Lenkern mit Lageranordnungen und Elastomerbauteilen, beispielsweise bei gegossenen Querlenkern oder Querlenkern aus Blech mit Elastomerlagern, werden die Elastomerlager üblicherweise als separat gefertigte Bauteile in entsprechende Ausnehmungen des Lenkers eingesetzt. Die Elastomerlager umfassen dabei typischerweise eine metallische Innenhülse, ein im Wesentlichen ringförmiges Elastomerbauteil sowie eine ebenfalls metallische

Außenhülse. Zur Herstellung der Lenker muss somit die Außenhülse des

Elastomerlagers in einer entsprechenden Ausnehmung des Lenkers angeordnet und auf geeignete Weise mit dem Lenker verbunden werden, beispielsweise durch

Einpressen, Bördeln oder dergleichen.

Dies ist nicht nur fertigungstechnisch aufwändig, sondern erhöht auch die Masse des Lenkers, insbesondere durch die Notwendigkeit für eine Außenhülse am

Elastomerlager.

Ebenfalls bekannt sind Lenker mit Kugelgelenken, wobei Kugelgelenke zum Korrosionsschutz typischerweise einen Dichtungsbalg aus einem Elastomer, z.B.

Gummi aufweisen. Der Dichtungsbalg muss gelenkgehäuseseitig entweder mit dem Gelenkgehäuse des Kugelgelenks oder mit dem Lenkerkörper verbunden werden, wenn dieser das Gelenkgehäuse ausbildet. Üblicherweise wird der Dichtungsbalg mittels einer am Gelenkgehäuse angeordneten Balghaltenut eines Spannrings in seiner Lage fixiert, welcher einen Befestigungswulst des Dichtungsbalgs in die Balghaltenut presst. Auch dies erfordert aufwändige Herstellungs- und Montageschritte und erhöht damit die Herstellungskosten des gattungsgemäßen Lenkers.

Mit diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Lenker mit Lageranordnung und Elastomerbauteil bereitzustellen, mit dem die im Stand der Technik vorhandenen Einschränkungen überwunden werden können. Der Lenker soll dabei insbesondere niedrige Herstellungskosten, hohe Bauteilintegration sowie eine geringe Masse aufweisen. Die Produktion des Lenkers soll mit einer möglichst geringen Anzahl an Herstellungsschritten erfolgen.

Diese Aufgabe wird durch einen Lenker zur kraftübertragenden Kopplung mindestens zweier Baugruppen gelöst, wobei der Lenker einen Lenkerkörper umfasst, insbesondere eine Spurstange, mit zumindest einem Lagerbereich zur Aufnahme einer Lageranordnung, wobei die Lageranordnung zumindest ein Elastomerbauteil umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerbauteil im Lagerbereich form- bzw.

stoffschlüssig unmittelbar mit dem Lenkerkörper und/oder mit einem in einem

Lagerbereich angeordneten Lagerelement der Lageranordnung verbunden ist.

Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der Lenker für ein Kraftfahrzeug dient zur kraftübertragenden Kopplung zwischen mindestens zwei Baugruppen, beispielsweise in Form eines Querlenkers, wie z. B. eines Dreieckslenkers oder Mehrpunktlenkers oder einer Spurstange

(Zweipunktlenker) in der Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs. Der Lenker umfasst hierzu einen Lenkerkörper, insbesondere mit einem stab- bzw. strebenförmigen oder flächenartigen Abschnitt, mit zumindest einem Lagerbereich zur Aufnahme einer Lageranordnung, beispielsweise eines Elastomerlagers oder eines Kugelgelenks. Die Lageranordnung umfasst zumindest ein Elastomerbauteil. Durch die Erfindung wird der Lenker dahingehend weitergebildet, dass das Elastomerbauteil im Lagerbereich des Lenkers stoffschlüssig unmittelbar mit dem Lenkerkörper und/ oder mit einem im Lagerbereich angeordneten Lagerelement der Lageranordnung verbunden ist.

Dies bedeutet mit anderen Worten, dass das Elastomerbauteil im Unterschied zum Stand der Technik - ohne Zusatzbauteile wie beispielsweise Außenhülse oder Spannring - direkt mit dem Lenkerkörper bzw. mit einem im Lagerbereich des

Lenkerkörpers befindlichen Teil der Lageranordnung verbunden ist. Die Verbindung wird dabei durch Vulkanisation oder Postbonding der Lageranordnung mit dem Lenker sichergestellt. Die beim Stand der Technik bisher notwendigen Zusatzbauteile und die mit deren Herstellung und Montage verbundenen Fertigungsschritte entfallen somit ebenso wie die damit verbundene Bauteilmasse und der damit verbundene

Bauraumbedarf.

Die Erfindung wird zunächst unabhängig davon verwirklicht, welcher Art die Lageranordnung und das Elastomerbauteil sind. Gemäß einer bevorzugten

Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei zumindest einer Lageranordnung des Lenkers um ein Elastomerlager mit einer Innenhülse und einem im Wesentlichen ringförmigen Elastomerbauteil, welches die Innenhülse umgibt. Dank der Erfindung kann bei dem Elastomerlager somit auf die Außenhülse verzichtet werden, indem das ringförmige Elastomerbauteil in einer entsprechenden Ausnehmung des Lenkerkörpers angeordnet und dort unmittelbar stoffschlüssig mit dem Lenkerkörper verbunden wird. Der Stoffschluss kommt dabei durch Vulkanisation oder Postbonding zustande, so dass ein dauerhaft haltbare Haftverbindung zwischen der metallenen Innenfläche des Lenkers und der elastomeren Außenfläche des Elastomerbauteils entsteht. Der Lenkerkörper übernimmt mit anderen Worten gleichzeitig die Funktion der Außenhülse des Elastomerlagers, welche somit komplett entfallen kann. Bevorzugt ist bzw. wird dabei das Elastomerbauteil stoffschlüssig unmittelbar nicht nur mit dem Lenkerkörper, sondern gleichzeitig auch mit der Innenhülse verbunden. Hierdurch lässt sich die Anzahl der Herstellungs- bzw. Montageschritte weiter reduzieren. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass zumindest eine Lageranordnung des Lenkers ein Kugelgelenk ist. Dabei ist das Lagerelement der Lageranordnung bzw. des Kugelgelenks ein mit dem Lenker verbundenes

Gelenkgehäuse und das Elastomerbauteil ein Dichtungsbalg, wobei der Dichtungsbalg stoffschlüssig unmittelbar mit dem Lenkerkörper und/oder mit dem Kugelgelenkgelenkgehäuse verbunden ist. Auf diese Weise entfällt die Notwendigkeit sowohl für eine Balghaltenut am Lenkerkörper bzw. am Gelenkgehäuse als auch für einen Spannring, mit dem der Dichtungsbalg gelenkgehäuseseitig mit dem Lenker bzw. mit dem Gelenkgehäuse verbunden wird.

Auch hierdurch werden Herstellungsschritte eingespart und der Bauteilumfang reduziert. Ferner ergibt sich durch die unmittelbare haft- bzw. stoffschlüssige

Verbindung zwischen Dichtungsbalg und Lenkerkörper bzw. Gelenkgehäuse ein verbesserter Korrosionsschutz aufgrund der prinzipiell hermetischen Dichtheit sowie aufgrund des entfallenden Spannrings, der somit keinen Angriffspunkt für Korrosion oder mechanische Außeneinflüsse mehr bietet und somit nicht beschädigt werden kann.

Die Erfindung lässt sich unabhängig davon verwirklichen, welcher Art die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Elastomerbauteil und dem Lenker bzw. dem Lagerelement ist, solange die stoffschlüssige Verbindung die im Betrieb des Lenkers erforderliche Festigkeit aufweist. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, dass die stoffschlüssige Verbindung zwischen Elastomerbauteil und Lenkerkörper bzw. zwischen Elastomerbauteil und Lagerelement eine getemperte Postbonding- Verbindung oder Vulkanisationsverbindung ist.

Beim Postbonding wird ein bereits vulkanisiertes Gummiformteil mit einem entsprechenden Anschlussbauteil verbunden, indem ein Primer bzw. eine

Haftbeschichtung auf das Anschlussbauteil, hier also auf den Lenkerkörper bzw. das Lagerelement aufgebracht wird, wonach das Gummiformteil und das Anschlussbauteil unter Erwärmung aufeinander gepresst und einige Zeit getempert werden. Beim Tempern werden Bauteile eine bestimmte Zeit lang einer gleichmäßigen Temperatur ausgesetzt bis bestimmte Werkstoffeigenschaften (z.B. Stoffstrukturen, Festigkeiten, Elastizitäten oder Haftungseigenschaften) erreicht werden. Hierdurch entsteht eine sehr gut haftende bzw. stoffschlüssige Verbindung zwischen Gummiformteil und

Anschlussbauteil. Auf ähnliche Weise lässt sich eine Vulkanisationsverbindung zwischen Gummiformteil und Anschlussbauteil erzeugen, mit dem hauptsächlichen Unterschied, dass die Erzeugung der Vulkanisationsverbindung unter gleichzeitiger Vulkanisierung des Gummiformteils erfolgt.

Die Verbindung zwischen dem Elastomerbauteil und dem Lenkerkörper bzw. Lagerelement durch Postbonding oder Vulkanisation ist besonders vorteilhaft, wie dies auch gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist, wenn die Erzeugung der Vulkanisationsverbindung bzw. der Postbonding- Verbindung unter einer gleichzeitigen Temperung des Lenkers erfolgt. Auf diese Weise können mit einer einzigen Temperung mehrere Herstellungsschritte des Lenkers gleichzeitig erfolgen, insbesondere die Erzeugung der stoffschlüssigen Verbindung zwischen Elastomerbauteil und Lenkerkörper bzw. Lagerelement einerseits, und eine Temperung zur Erzeugung bestimmter Festigkeits-, Gefüge- bzw. Materialeigenschaften des Lenkers andererseits. Letzteres kommt insbesondere in Betracht bei Lenkern aus Leichtmetall oder aus Faserverbundwerkstoffen, welche zur Erzielung vorteilhafter Festigkeitseigenschaften häufig einer Temperung unterzogen werden.

Bei der Temperung des Lenkers kann somit gleichzeitig die Haftverbindung bzw. stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Lenkerkörper bzw. dem Lagerelement und dem Elastomerbauteil erzeugt werden.

Insbesondere kann dabei gleichzeitig auch zusätzlich die Innenhülse eines Elastomerlagers des Lenkers mit dem Elastomerelement stoffschlüssig verbunden werden. Damit entfällt jegliche Vormontage des Elastomerlagers, welches somit (unter Wegfall der Außenhülse) aus lediglich zwei Einzelteilen, in Form von Elastomerelement und Hülse, gleichzeitig mit der Temperung des Lenkers erzeugt und mit dem Lenker verbunden wird.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren eines Lenkers für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Herstellung eines Fahrwerkslenkers, wobei der Lenker mittels Schmieden und/oder Gießen hergestellt wird, der Lenker mittels

Vulkanisation oder Postbonding mit dem Elastomerbauteil gefügt wird, und der Lenker nach und/oder während des Fügens mit dem Elastomerbauteil getempert wird. Obwohl die dargestellte Folge an Verfahrensschritten eine sinnvolle Abfolge darstellt ist die Erfindung nicht auf diese Reihenfolge beschränkt.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand lediglich Ausführungsbeispiele darstellender Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 : den Lenkerkörper eines Lenkers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2: den Lenkerkörper gemäß Fig. 1 im Zusammenbau mit einem Kugelgelenk und einem Elastomerlager;

Fig. 3: Bestandteile des Kugelgelenks für den Lenker gemäß Fig. 2;

Fig. 4: Bestandteile des Elastomerlagers für den Lenker gemäß Fig. 2;

Fig. 5: den Lenker gemäß Fig. 2 in einer Seitenansicht mit Schnittverläufen; und

Fig. 6: das Elastomerlager sowie das Kugelgelenk des Lenkers gemäß Fig. 2 und 5 in Schnittdarstellung gemäß der Schnittverläufe in Fig. 5.

Fig. 1 zeigt einen Lenkerkörper 1 mit einem Strebenabschnitt 2 und zwei Lagerbereichen 3, 4. Man erkennt, dass der Lenkerkörper 1 einstückig aus Blech tiefgezogen ist. Insbesondere umfasst der Lenkerkörper 1 im Lagerbereich 4 einstückig eine hülsenartig tiefgezogene Aufnahme für das in den Fig. 2 und 4 dargestellte Elastomerlager.

In Fig. 2 sind bereits zwei Lageranordnungen in den Lenkerkörper 1 eingebaut, einerseits ein Kugelgelenk 5 (zeichnungsbezogen links) und andererseits ein

Elastomerlager 6 (zeichnungsbezogen rechts). Das Kugelgelenk umfasst - neben dem Gelenkzapfen 7 - gemäß Fig. 3 ein Gelenkgehäuse 8 sowie einen Dichtungsbalg 9. Das Elastomerlager 6 umfasst gemäß Fig. 4 ein im Wesentlichen ringförmiges

Elastomerbauteil 10 sowie eine Innenhülse 1 1 . Man erkennt, dass das Elastomerbauteil 10 unmittelbar, also ohne die bei einem Elastomerlager bisher übliche

Außenhülse, in der hülsenartigen Aufnahme 4 des Lenkerkörpers 1 gemäß Fig. 1 angeordnet wird. Ebenso wird das Gelenkgehäuse 8 des Kugelgelenks 5 unmittelbar in einer entsprechenden Aufnahme bei 3 in den Lenkerkörper 1 eingesetzt und mit diesem beispielsweise verpresst und/oder verschwei ßt.

Fig. 5 zeigt den Lenker gemäß Fig. 2 nochmals im Zusammenbau. Ebenso sind in Fig. 5 die Schnittverläufe A - A und B - B für Fig. 6 angegeben. Fig. 6 zeigt in jeweils leicht vergrößerter Darstellung die Schnitte A - A und B - B gemäß der in Fig. 5 eingezeichneten Schnittverläufe. Zeichnungsbezogen links in Fig. 6 erkennt man, dass das Elastomerlager 6, bestehend aus dem im Wesentlichen ringförmigen Elastomerelement 10 und der Innenhülse 1 1 , ohne Außenhülse direkt in die entsprechende, hülsenförmig tiefgezogen ausgebildete Aufnahme 4 des Lenkerkörpers 1 eingesetzt ist. Dabei werden Elastomerelement 10 und Lenkerkörper 1 im Kontaktbereich unmittelbar stoffschlüssig miteinander verbunden. Die ansonsten bei einem Elastomerlager erforderliche Außenhülse entfällt somit komplett. Dabei kann die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Lenkerkörper 1 , dem ringförmigen Elastomerelement 10 und ggf. auch der Innenhülse 1 1 , beispielsweise durch Postbonding oder Vulkanisation, am fertigmontierten Lenker insbesondere dadurch erzeugt werden, indem der gesamte Lenker einschließlich des montierten Elastomerlagers 6 einer entsprechenden

Temperung unterzogen wird.

Fig. 6 zeigt ferner den Bereich des in den Lenkerkörper 1 eingebauten

Kugelgelenks 5 (zeichnungsbezogen rechts), welches außer dem Kugelzapfen 7 insbesondere ein Gelenkgehäuse 8 sowie einen Dichtungsbalg 9 umfasst. Auch hier ist der Dichtungsbalg 9, der in diesem Fall das Elastomerbauteil gemäß der Erfindung bildet, bei 12 stoffschlüssig unmittelbar mit dem Lenkerkörper 1 bzw. mit dem

Gelenkgehäuse 8 verbunden. Auf diese Weise entfällt sowohl eine Balghaltenut als auch der beim Stand der Technik zur Verbindung zwischen Dichtungsbalg und

Gelenkgehäuse üblicherweise erforderliche Spannring, mit dementsprechend vorteilhaften Folgen bezüglich der Reduzierung von Herstellungsschritten, Bauteilmasse und Kosten.

Bezuqszeichen

Lenkerkörper

Strebenabschnitt

Lageraufnahme, Lagerbereich

Kugelgelenk

Elastomerlager

Kugelzapfen

Gelenkgehäuse

Dichtungsbalg

Elastomerelement

Innenhülse

Verbindungsbereich

Claims

Patentansprüche

1 . Lenker für ein Kraftfahrzeug, zur kraftübertragenden Kopplung mindestens zweier Baugruppen, der Lenker umfassend einen Lenkerkörper (1 ) mit zumindest einem Lagerbereich (3, 4) zur Aufnahme einer Lageranordnung (5, 6), wobei die

Lageranordnung (5, 6) zumindest ein Elastomerbauteil (9, 10) umfasst,

dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerbauteil (9, 10) im Lagerbereich (3, 4) stoffschlüssig unmittelbar mit dem Lenkerkörper (1 ) und/oder mit einem in dem

Lagerbereich (3) angeordneten Lagerelement (8) der Lageranordnung (5, 6) verbunden ist.

2. Lenker nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Lageranordnung ein Elastomerlager (6) mit einer Innenhülse (1 1 ) und einem im

Wesentlichen ringförmigen Elastomerbauteil (10) ist.

3. Lenker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerbauteil (10) stoffschlüssig unmittelbar mit der Innenhülse (1 1 ) verbunden ist.

4. Lenker nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement durch zumindest ein Kugelgelenk gebildet ist und das Elastomerbauteil aus einem Dichtungsbalg gebildet ist.

5. Lenker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Elastomerbauteil (9, 10) und dem

Lenkerkörper (1 ) bzw. dem Lagerelement (8) eine Postbonding-Verbindung oder eine getemperte Postbonding-Verbindung ist.

6. Lenker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Elastomerbauteil (9, 10) und dem

Lenkerkörper (1 ) bzw. dem Lagerelement (8) eine Vulkanisationsverbindung ist.

7. Verfahren zur Herstellung eines Lenkers für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Herstellung eines Fahrwerklenkers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenker mittels Schmieden und/ oder Gießen hergestellt wird, der Lenker mittels Vulkanisation oder Postbonding mit dem

Elastomerbauteil gefügt wird, und der Lenker nach und/oder während des Fügens mit dem Elastomerbauteil getempert wird.