DE102009027736A1

DE102009027736A1 - Zweipunktlenker

Info

Publication number: DE102009027736A1
Application number: DE102009027736A
Authority: DE
Inventors: Metin Ersoy; Frank Nachbar
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2009-07-15
Filing date: 2009-07-15
Publication date: 2011-01-27
Also published as: WO2011006492A1

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) ausweist, vorgestellt, wobei erfindungsgemäß (8) einstückig ausgebildet sind, so dass das Lenkermittelelement (1) integraler Bestandteil des Schaftbauteiles (8) ist.

Description

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 karosserieseitig 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-Längsrichtung 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:
1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Zweipunktlenkers in Gesamtdarstellung
und
2 eine vergrößerte Darstellung des Details B aus 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 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 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 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 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-Längsrichtung 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 äußere Wandung 13 an die strukturierte Oberfläche des Längselementes 9 an, so dass auch an der Außenseite der Wandung 13 eine entsprechende Konturierung 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: Längselement
10: Kugelförmiger Endbereich
11: Ausnehmung
12: Gehäuse
13: Wandung
14: Einbuchtung

Claims

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.
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.
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.
Zweipunktlenker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (11) als Sacklochbohrung in einem zur zweiten Gelenkbaugruppe (3) gehörenden Gehäuse (12) ausgebildet ist.
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.
Zweipunktlenker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung eine als wellenförmige Kontur mit in Schaftbauteil-Längsrichtung umlaufenden, gegenüber dem Querschnitt des Schaftbauteiles (8) rückspringenden Einbuchtungen (14) aufweist.
Zweipunktlenker nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung am Schaftbauteil (8) durch einen spanlosen Umformvorgang hergestellt ist.
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.