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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Querlenker, umfassend eine fahrzeugseitige
Ankopplungsstruktur und eine radseitige Ankopplungsstruktur sowie
eine diese verbindende Verbindungsstruktur, wobei mindestens eine
Ankopplungsstruktur einen Lagersitz in Form einer Durchgangsöffnung zum Einpressen
einer Lagerbuchse aufweist.
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Derartige
Querlenker werden in Radaufhängungen
von Kraftfahrzeugen eingesetzt, um einen Radträger gegenüber einem Fahrzeugaufbau oder einer
aufbaufesten Komponente abzustützen.
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Querlenker
sind in einer kaum überschaubaren
Vielzahl von Ausgestaltungen aus dem Stand der Technik bekannt.
In der Praxis werden Querlenker für Kraftfahrzeuge vorwiegend
als zweischalig geschweißte
Kastenprofile, geschweißte
T-Profile, Schmiede-, Guss- oder gestanzte Blechprofile hergestellt.
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In
der Regel wird dabei eine hohe Steifigkeit bei geringem Bauteilgewicht
und geringem Bauraumbedarf angestrebt. Im Hinblick auf die Fertigung
großer
Stückzahlen
muss ein Querlenker zudem möglichst
einfach und kostengünstig
herstellbar sein.
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Zur
rad- und/oder fahrzeugseitigen Anbindung wird in eine Ankopplungsstruktur
des Lenkers eine Lagerbuchse eingepresst. Insbesondere bei dicken
Blechlenkern mit Materialstärken
im Bereich von etwa 4 bis 12 mm kann es aufgrund hoher Flächenpressungen
beim Einpressen der Lagerbuchsen zur einer Materialabscherung an
der Oberfläche
der Lagerbuchsen kommen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und
eine Alternative zu bestehenden Querlenkern anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Querlenker gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Der
erfindungsgemäße Querlenker
zeichnet sich dadurch aus, dass die Ankopplungsstruktur im Wesentlichen
flächig ausgebildet
ist und um den Lagersitz lokale Erhebungen ausbildet.
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Hierdurch
wird zum einen eine größere axiale
Abstützbasis
im Bereich des Lagersitzes erhalten. Zum anderen wird die Flächenpressung
beim Einpressen geringer, so dass die Gefahr einer Materialabscherung
reduziert ist.
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Die
erfindungsgemäße Lösung eignet
sich insbesondere für
dickere Ankopplungsstrukturen, bei denen im Unterschied zu dünnen Blechen
ein umlaufender Kragen nicht mehr ohne weiteres umformtechnisch
angeformt werden kann. Sie ist auch für gegossene und geschmiedete
Lenker praktikabel.
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Ein
weiterer Vorteil sowohl bei dicken Blechen mit einer Dicke ab 6
mm als auch bei dünnen Blechen
mit einer Dicke bis zu 6 mm ist die mittige Krafteinleitung.
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Je
nach Einsatzzweck weist der erfindungsgemäße Querlenker zwei oder drei
Ankopplungsstrukturen auf, die alle oder zumindest teilweise mit entsprechenden
Lagersitzen ausgeführt
sein können.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Querlenkers sind in weiteren
Patentansprüchen
angegeben.
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So
kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung infolge der lokalen Erhebungen
die Abwicklung der Innenumfangsfläche der Durchgangsöffnung bzw. des
Lagersitzes einen wellenförmigen
oder gestuften Verlauf aufweisen. Vorzugsweise ist dabei die Profilhöhe der wellenförmigen oder
gestuften Innenumfangsfläche
im Wesentlichen konstant. Ober- und Unterkante der Abwicklung verlaufen
in diesen Fall parallel zueinander. Jedoch kann eine gestufte oder gewellte
Form auch auf lediglich eine der Kanten der Abwicklung des Lagersitzes
beschränkt
sein.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann ein gewellter oder gestufter
Verlauf der Abwicklung des Lagersitzes dadurch realisiert werden,
dass ein die Durchgangsöffnung
umgebender Bereich an die Durchgangsöffnung unmittelbar angrenzende
Erhebungen und Eintiefungen aufweist.
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Die
Erhebungen und Eintiefungen können abwechselnd
aufeinander folgen. Diese können
unmittelbar aneinander anschließen.
Es ist jedoch auch möglich,
die Erhebungen und Eintiefungen in Umfangsrichtung um die Durchgangsöffnung voneinander
zu beabstanden.
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Vorzugsweise
sind Erhebungen und Eintiefungen auf beiden Seiten der Ankopplungsstruktur um
die Durchgangsöffnung
angeordnet. Dabei liegen bevorzugt Erhebungen an der einen Seite
Eintiefungen an der anderen Seite gegenüber.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die Erhebungen und Eintiefungen als
zur Haupterstreckungsebene der Ankopplungsstruktur angeschrägte lokale
Ringsegmente ausgebildet sein. Diese lassen sich im Vergleich zu
heutigen Verfahren und Anwendungen verhältnismäßig einfach herstellen.
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Bei
einer umformtechnischen Herstellung bleiben die erforderlichen Umformkräfte sowie
der Umformgrad gering. Das Anformen der geschrägten Ringsegmente kann beispielsweise
in einem Arbeitsgang zusammen mit einem Feinschneiden des Lenkers
erfolgen.
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Weiterhin
können
geschrägte
Ringsegmente durch ungeschrägte
Abschnitte in Umfangsrichtung voneinander getrennt sein, wodurch
im Vergleich zu einer unmittelbaren Aufeinanderfolge geschrägter Erhebungen
und Eintiefungen der Umformgrad weiter sinkt.
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Vorzugsweise
weist die Ankopplungsstruktur über
alle geschrägten
Ringsegmente eine konstante Dicke auf. Weiter bevorzugt weist die
Ankopplungsstruktur insgesamt eine konstante Dicke auf.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die Erhebungen und jeweils
gegenüberliegende
Eintiefungen durch abwechselndes Ausstellen von segmentartigen Randabschnitten
der Durchgangsöffnung
erhalten werden.
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Zur
Erleichterung der Herstellung dieser Ausgestaltungsform sind zwischen
den segmentartigen Randabschnitten Axialnuten in der Innenumfangsfläche der
Durchgangsöffnung
ausgebildet. Um ein Ausstellen der Erhebungen und Eintiefungen zu ermöglichen
wird zunächst
ein sternförmiger
Ausschnitt erzeugt, dessen „Spitzen” durch
die Axialnuten gebildet werden. Anschließend können die Erhebungen ausgestellt
werden, wobei gleichzeitig auf der jeweils gegenüberliegenden Seite eine Eintiefung entsteht.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die lokalen Erhebungen
als beidseits einer Ankopplungsstruktur angeordnete und jeweils um
die Durchgangsöffnung
herumlaufende Materialanhäufungen
ausgebildet sein.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Verbindungsstruktur
und die Ankopplungsstrukturen aus einem einzigen Blechstück gestanzt. Der
Fertigungsaufwand bleibt in diesem Fall besonders gering.
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Es
ist jedoch auch möglich,
einzelne Ankopplungsstrukturen an der Verbindungsstruktur zu befestigen,
beispielsweise anzuschweißen.
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Die
Ankopplungsstrukturen sowie die Verbindungsstruktur können jedoch
auch durch Schmieden oder Gießen
hergestellt werden.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Die
Zeichnung zeigt in:
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1 eine
räumliche
Darstellung eines Querlenkers nach einem ersten Ausführungsbeispiel der
Erfindung ohne Lager,
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2 einen
Schnitt entlang der Linie A-A in 1,
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3 einen
Schnitt entlang der Linie B-B in 1,
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4 eine
räumliche
Darstellung eines Querlenkers nach einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ohne Lager,
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5 einen
Schnitt entlang der Linie A-A in 4,
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6 einen
Schnitt entlang der Linie B-B in 4,
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7 eine
Seitenansicht eines Querlenkers nach einem dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ohne Lager,
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8 einen
Schnitt entlang der Linie A-A in 7 vor dem
Einbringen einer Durchgangsöffnung, und
in
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9 einen
Schnitt entlang der Linie A-A in 7 mit einer
Durchgangsöffnung
als Lagersitz.
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Die
in den 1 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispiele
beziehen sich jeweils auf einen Querlenker für eine Radaufhängung eines
Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftfahrzeugs.
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Der
Querlenker 1 weist jeweils eine fahrzeugseitige Ankopplungsstruktur 2 zur
gelenkigen Ankopplung an einen Fahrzeugaufbau oder eine aufbaufeste
Komponente und eine radseitige Ankopplungsstruktur 3 zur
gelenkigen Ankopplung an einen Radträger auf. Jede der Ankopplungsstrukturen 2 und 3 bildet
hierzu einen Lagersitz in Form einer Durchgangsöffnung 4 bzw. 5 zur
Aufnahme eines Lagers aus. Entsprechende Lagerbuchsen sind in die Durchgangsöffnungen 4 und 5 eingepresst.
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Die
dargestellten Ausführungsbeispiele
zeigen jeweils eine einzige aufbauseitige Ankopplungsstruktur 2 und
eine einzige radseitige Ankopplungsstruktur 3. Jedoch können bei
Bedarf auch mehr als zwei Ankopplungsstrukturen am Querlenker 1 vorgesehen
sein. Zudem kann eine Ankopplungsstruktur anstelle einer Durchgangsöffnung für eine Lagerbuchse
auch einen Lagerzapfen ausbilden.
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Die
Ankopplungsstrukturen 2 und 3 sind durch eine
Verbindungsstruktur 8 miteinander verbunden. Sämtlichen
Ausführungsbeispielen
ist gemeinsam, dass die Verbindungsstruktur 8 zumindest abschnittsweise
in Fachwerkbauweise ausgeführt
ist und eine Vielzahl von Stegen 9 und Öffnungen 10 aufweist.
Zudem können
die Ankopplungsstrukturen 2 und 3 in die Fachwerkbauweise
integriert sein.
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Bei
den dargestellten Ausführungsbeispielen bilden
die Verbindungsstruktur 8 sowie die Ankopplungsstrukturen 2 und 3 ein
integrales Bauteil, das in einem Stück hergestellt ist. Die Querlenker 1 sind
jeweils insgesamt aus einem einzigen Blechstück gestanzt. Dabei liegt die
Blechdicke in einer Größenordnung
von 4 bis 12 mm.
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Gegenüber herkömmlichen
Querlenkern weisen derartige Querlenker folgende Vorteile auf, nämlich die
Vermeidung von Schweißoperationen, eine
preiswerte und gewichtsreduzierte Bauweise, eine hohe Knicksteifigkeit
und einen geringen Bauraumbedarf im Fahrzeug.
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Es
ist jedoch auch möglich,
den Querlenker 1 durch Schmieden oder Gießen herzustellen.
Zudem ist eine mehrteilige Bauweise möglich. So können beispielsweise einzelne
oder alle Ankopplungsstrukturen zunächst separat gefertigt und
dann eigens an der Verbindungsstruktur 8 befestigt werden. Dies
kann beispielsweise durch Schweißen erfolgen.
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Zur
rad- und aufbauseitigen Anbindung des Querlenkers 1 weisen
die Ankopplungsstrukturen 2 und 3 jeweils einen
nachfolgend näher
erläuterten Lagersitz
auf, in den eine nicht dargestellte Lagerbuchse eingepresst ist.
Die Abwicklung des Innenumfangs der zugehörigen Durchgangsöffnung 4 bzw. 5 besitzt
in den ersten beiden Ausführungsbeispielen einen
wellenförmigen
oder gestuften Verlauf.
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Bei
dem in den 1 bis 3 dargestellten ersten
Ausführungsbeispiel
ist ein die Durchgangsöffnungen 4 und 5 umgebender
Bereich der jeweiligen Ankopplungsstruktur 2 bzw. 3 mit
einer Vielzahl von lokalen Erhebungen 11 und Eintiefungen 12 ausgebildet,
die jeweils unmittelbar an die entsprechende Durchgangsöffnung 4 bzw. 5 angrenzen.
Die Erhebungen 11 und Eintiefungen 12 sind jeweils
auf beiden Seiten der Ankopplungsstruktur 2 bzw. 3 um die
Durchgangsöffnung 4 bzw. 5 angeordnet,
wobei Erhebungen 11 an der einen Seite Eintiefungen 12 an der
anderen Seite gegenüberliegen.
Die Profilhöhe der
Abwicklung der gestuften Innenumfangsfläche bleibt so im Wesentlichen
konstant.
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Die
Erhebungen 11 und Eintiefungen 12 sind vorliegend
als zur Haupterstreckungsebene der Ankopplungsstruktur 2 bzw. 3 angeschrägte lokale Ringsegmente 13 und 14 ausgebildet.
Dabei folgen vorspringende Ringsegmente 13 und eingetiefte Ringsegmente 14 abwechselnd
aufeinander, wobei vorliegend jeweils ein ungeschrägter Abschnitt 15 zwischengeschaltet
ist, so dass die vorspringenden Ringsegmente 13 und eingetieften
Ringsegmente 14 in Umfangsrichtung um die Durchgangsöffnung 4 bzw. 5 voneinander
beabstandet sind. Die ungeschrägten
Abschnitte 15 stellen hierbei die Ausgangsform der jeweiligen
Ankopplungsstruktur 2 bzw. 3 vor der umformtechnischen
Erzeugung der angeschrägten
Ringsegmente 13 und 14 dar. Letztere können gleichzeitig
mit einem Feinschnitt des Querlenkers 1 geprägt werden.
Die Umformkräfte
sowie und der Umformgrad bleiben hierbei gering. Die Ankopplungsstruktur
weist im Bereich aller geschrägten
Ringsegmente 13 und 14 sowie auch insgesamt eine
konstante Dicke auf.
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Bei
einer gusstechnischen Herstellung können die Erhebungen 11 und
Eintiefungen 12 bereits während des Urformens und Umformens
in beliebiger Art ausgeformt werden.
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Ferner
ist es möglich,
die ungeschrägten
Abschnitte 15 wegzulassen, so dass Erhebungen 11 und
Eintiefungen 12 in Umfangsrichtung unmittelbar aufeinander
folgen.
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Weiterhin
kann zwischen den Erhebungen 11 und Eintiefungen 12 ein
kontinuierlicher Übergang vorgesehen
werden, so dass sich in der Abwicklung des Lagersitzes eine Wellenform
ergibt.
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Überdies
müssen
die Erhebungen 11 und 12 nicht notwendigerweise
in Form von Ringsegmenten oder geschrägten Flächen ausgeführt werden. Wesentlich ist
vielmehr, dass sich durch eine entsprechend konturierte Formgebung
um die Durchgangsöffnung 4 bzw. 5 aufgrund
einer gewellten oder gestuften Abwicklung des Lagersitzes eine vergrößerte Axiallänge des
Lagersitzes verbunden mit einem im wesentlichen abscherungsfreien
Einpressen ergibt.
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Die 4 bis 6 zeigen
ein zweites Ausführungsbeispiel,
bei dem die Erhebungen 11 und Eintiefungen 12 durch
abwechselndes Ausstellen von segmentartigen Randabschnitten 16 und 17 der Durchgangsöffnung 4 bzw. 5 erhalten
sind. Um ein umformtechnisches Ausstellen der segmentartigen Randabschnitte 16 und 17 zu
erleichtern, sind diese in Umfangsrichtung durch Axialnuten 18 voneinander beabstandet.
Jeder ausgestellte segmentartige Randabschnitt 16 und 17 schafft
auf einer Seite einer Ankopplungsstruktur 2 bzw. 3 eine
Erhebung 11 und auf der gegenüberliegenden Seite eine Eintiefung 12.
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Erhebungen 11 und
Eintiefungen 12 wie in den 1 bis 6 beispielhaft
dargestellt lassen sich auch noch bei Blechdicken herstellen, bei
denen das Ausbilden von Durchzügen
zur Bereitstellung umlaufender Krägen nicht mehr möglich ist.
Hierdurch werden einschalige Blechquerlenker aus dicken Blechen
möglich,
bei denen die Lagerbuchsen durch einfaches Einpressen befestigt
werden können.
Das Anschweißen
von zusätzlichen
Ringen zur Erhöhung
der axialen Abstützlänge ist
ebenfalls nicht erforderlich. Solche Lenker weisen gegenüber herkömmlichen
Blechkonstruktionen aus dünnen
Blechen erhebliche Fertigungsvorteile auf.
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Die 7 bis 9 zeigen
ein drittes Ausführungsbeispiel
eines Querlenkers 1, bei dem die im wesentlichen flächig ausgebildeten
Ankopplungsstrukturen 2 und 3 jeweils beidseits,
d. h. an Vorder- und Rückseite,
um den Lagersitz bzw. die Durchgangsöffnungen 4 und 5 lokale
Erhebungen 19 und 20 aufweisen. Diese bilden jeweils
ringförmige
Materialanhäufungen
um den Lagersitz bzw. die Durchgangsöffnungen 4 und 5.
Vorzugsweise werden die Materialanhäufungen durch eine beiderseitige
Umformung der Ankopplungsstrukturen 2 und 3 erhalten.
Die Ankopplungsstrukturen 2 und 3 können dementsprechend
als beidseits umformtechnisch umgeformte dicke Blechabschnitte ausgebildet
sein. Die Blechdicke liegt beispielsweise bei ca. 6 mm während im
Bereich der Materialanhäufungen
eine maximale Dicke von ca. 10 mm erreicht wird.
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Die
Anformung der lokalen Erhebungen 19 und 20 kann
durch Splitten und Aufbiegen des Bleches, Stauchen oder Fließpressen
erfolgen. Sowohl eine Warmumformung als auch eine Kaltumformung sind
möglich.
Zudem lassen sich entsprechende Schritte kombinieren. Zum Erreichen
der Anformung sind ein Werkzeug als Folgeverbund und/oder separate
nachgeschaltete Prozesse denkbar.
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Die
Beschnitte der Durchgangsöffnungen 4 und 5 sowie
der innen- und Außenkonturen
in den umgeformten und nicht umgeformten Bereichen kann je nach
Fertigungsverfahren vor oder nach dem Umformvorgang erfolgen. 8 zeigt
eine mit beidseitigen ringsförmigen
Materialanhäufungen
versehene Ankopplungsstruktur 2. Durch einen anschließenden Beschnitt
wird die in 9 dargestellte Durchgangsöffnung 4 als
Lagersitz erhalten. Dabei schneidet die Durchgangsöffnung 4 die
lokalen Erhebungen 19 und 20 an, so dass sich
für die
Abstützung der
Lagerbuchse eine axiale Abstützlänge ergibt,
die größer als
die Dicke der umgebenden Ankopplungsstruktur 2 ist.
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Die
in den 1 bis 9 dargestellten Beispiele dienen
lediglich der Veranschaulichung. Insbesondere kann von den dargestellten
Maßen
und Formen abgewichen werden. Ferner ist auch eine Herstellung durch
Schmieden oder Gießen
möglich.
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Die
dargestellten Querlenker 1 besitzen weiterhin im Bereich
der Verbindungsstruktur 8 eine Kröpfung. An der Kröpfung sind
die Stege 9 im Wesentlichen radial zur Krümmung der
Kröpfung
ausgebildet, so dass sich eine hohe Steifigkeit des vorzugsweise
hochkant horizontal einzubauenden Querlenkers 1 ergibt.
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Je
nach Bedarf kann durch eine Variation der Wanddicke zwischen der
Verbindungsstruktur 8 und den Ankopplungsstrukturen 2 und 3 oder
durch eine Variation der Wanddicke innerhalb der Verbindungsstruktur 8 eine
zusätzliche
lokale Versteifung erzielt werden. Alternativ hierzu können auch
ein oder mehrere Blechstücke
auf die Verbindungsstruktur 8 und/oder die Ankopplungsstrukturen 2 und 3 aufgebracht,
beispielsweise aufgeschweißt
werden, was allerdings den Herstellungsaufwand erhöht.
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Die
Querlenker 1 der Ausführungsbeispiele weisen
eine in der Haupterstreckungsebene des Lenkers ebene Verbindungsstruktur 8 auf.
Jedoch kann bei Bedarf auch eine Kröpfung oder Abwinkelung zur
Haupterstreckungsebene vorgesehen werden. Dies gilt in gleicher
Weise für
die Ankopplungsstrukturen 2 und 3.
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Der
Erfindung wurde vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Sie
ist jedoch nicht hierauf beschränkt,
sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.
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- 1
- Querlenker
- 2
- Ankopplungsstruktur
(aufbauseitig)
- 3
- Ankopplungsstruktur
(radseitig)
- 4
- Durchgangsöffnung
- 5
- Durchgangsöffnung
- 8
- Verbindungsstruktur
- 9
- Steg
- 10
- Öffnung
- 11
- Erhebung
- 12
- Eintiefung
- 13
- angeschrägtes Ringsegment
- 14
- angeschrägtes Ringsegment
- 15
- ungeschrägter Abschnitt
- 16
- segmentartiger
Randabschnitt
- 17
- segmentartiger
Randabschnitt
- 18
- Axialnut
- 19
- umlaufende
lokale Erhebung
- 20
- umlaufende
lokale Erhebung