DE102006013646A1

DE102006013646A1 - Bauteil in Blechkonstruktion und Abstandshalter dafür

Info

Publication number: DE102006013646A1
Application number: DE200610013646
Authority: DE
Inventors: Ingo Winter; Hans-Werner Scholz; Dirk Barnick; Dirk Seifried
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2006-03-24
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2007-09-27

Abstract

Ein Bauteil in Blechkonstruktion umfasst ein erstes Schalenelement (1), ein zweites Schalenelement (2), das mit dem ersten Schalenelement (1) mit Abstand zusammengefügt ist, und Abstandshalter (3) zwischen dem ersten und zweiten Schalenelement (1, 2), die gleichzeitig die Schalenelemente (1, 2) zueinander fixieren. Ein solches Bauteil eignet sich zum Beispiel als radführender Lenker für Kraftfahrzeuge. Im Vergleich zu geschweißten zweischaligen Lenkern ergibt sich durch den Entfall von Schweißvorgängen eine Fertigungsvereinfachung. Überdies entfällt der Aufwand passgenauer Verbindungsabschnitte an den Rändern sowie der damit verbundene Aufwand einer stärkeren Materialumformung. Durch eine symmetrische Materialverteilung um die Kraftebene des Lenkers lässt sich im Vergleich zu einschaligen Konstruktionen ein geringeres Bauteilgewicht erzielen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bauteil in Blechkonstruktion, insbesondere einen radführenden Lenker für Kraftfahrzeuge in Blechkonstruktion und einen Abstandshalter dafür.

Lenker in Blechkonstruktion werden beispielsweise in Form von Dreieckslenkern in Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Insbesondere im Personenwagenbereich werden solche Lenker entweder als einschalige Konstruktion oder als zweischalige Konstruktion ausgeführt. Im letztgenannten Fall sind die Schalenelemente in der Regel an ihren Kanten fest miteinander verbunden, beispielsweise miteinander verschweißt oder verbördelt. Ein solcher Lenker wird in der DE 10 2004 016 723 A1 beschrieben.

Herkömmliche Dreieckslenker oder vergleichbare Blechbauteile sind jedoch oftmals zu schwer oder in der Fertigung zu aufwändig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil in Blechkonstruktion zu schaffen, das ein geringes Bauteilgewicht aufweist, einfach und kostengünstig herstellbar und beispielsweise als radführender Lenker für Kraftfahrzeuge geeignet ist, sowie einem dafür geeigneten Abstandshalter anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch das Bauteil gemäß Patentanspruch 1 bzw. den Abstandshalter gemäß Patentanspruch 14 gelöst. Das Bauteil umfasst gemäß Patentanspruch 1 ein erstes Schalenelement, ein zweites Schalenelement, das mit dem ersten Schalenelement mit Abstand zusammengefügt ist, sowie Abstandshalter zwischen dem ersten und zweiten Schalenelement, die gleichzeitig die Schalenelemente zueinander fixieren.

Der Abstandshalter gemäß Patentanspruch 14, der sich insbesondere für. ein Bauteil in Blechkonstruktion mit zwei mit Abstand zusammengefügten Schaltenelementen eignet, ist als Stufenniet ausgebildet, der in einem Bereich zwischen den Schalenelementen deformiert ist.

Durch diese Ausbildung des Abstandshalters wird die Verbindung der beiden Schalenelemente in einem Arbeitsgang ermöglicht.

In Vergleich zu herkömmlichen, zweischalig geschweißten Blechbauten wie bei Kraftfahrzeugen verwendeten Lenkern ergibt sich bei der Erfindung durch den weitgehenden oder vollständigen Entfall von Schweißvorgängen eine Fertigungsvereinfachung und damit eine kostengünstigere Bauweise.

Überdies entfällt der Aufwand passgenauer Verbindungsabschnitte an den Rändern sowie der damit verbundene Aufwand einer stärkeren Materialumformung.

Durch eine symmetrische Materialverteilung um die Kraftebene des Lenkers lässt sich im Vergleich zu einschaligen Konstruktionen zudem ein geringeres Bauteilgewicht erzielen.

Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.

Diese eignet sich insbesondere für Dreieckslenker mit einem radseitigen Anbindungsabschnitt und zwei aufbauseitigen Anbindungsabschnitten. In diesem Fall verlaufen die Schalenelemente jeweils von dem radseitigen Anbindungsabschnitt zu den aufbauseitigen Anbindungsabschnitten.

Die Abstandshalter zwischen den Schalenelementen können als Niete, Schrauben oder Schweißbolzen ausgebildet sein. In vorteilhafter Ausgestaltung kommen hierfür Stufenniete zum Einsatz, die in einem Bereich zwischen den Schalenelementen deformiert sind.

Weiterhin können die Schalenelemente so geformt sein, dass diese gemeinsam eine hülsenartige Aufnahme für ein aufbauseitiges Lager ausbilden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in der hülsenartigen Aufnahme eine Lagerhülse festgelegt, deren Befestigung z. B. durch Rollen oder Schweißen erfolgen kann.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1 eine räumliche Darstellung eines Ausführungsbeispiels für einen radführenden Lenker nach der Erfindung,
2 eine Schnittansicht durch den Lenker nach 1 im Bereich eines Abstandshalters,
3 eine Schnittansicht entsprechend 2 mit dem Abstandshalter im unverformten Zustand,
4 eine Schnittansicht durch einen Randbereich des Lenkers nach 1,
5 eine Schnittansicht durch einen aufbauseitigen Anbindungsabschnitt des Lenkers, und in
6 eine Schnittansicht durch einen Randbereich eines modifizierten Lenkers.
Das Ausführungsbeispiel zeigt einen radführenden Lenker in Form eines Dreieckslenker für eine Radaufhängung eines Personenkraftfahrzeugs.
Der dargestellte Lenker ist in Blechkonstruktion ausgeführt und wird im wesentlichen durch ein erstes Schalenelement 1 und ein zweites Schalenelement 2 gebildet. Im Unterschied zu herkömmlichen zweischaligen Konstruktionen sind die beiden Schalenelemente 1 und 2 nicht über ihre Ränder aneinander befestigt. Vielmehr erfolgt deren Fixierung zueinander über Abstandshalter 3, die jeweils zwischen dem erstem und zweiten Schalenelement 1 bzw. 2 angeordnet sind.
Durch diese Abstandshalter 3 werden das erste und zweite Schalenelement 1 bzw. 2 auf Abstand zueinander gehalten. Hierbei übernehmen die Abstandshalter 3 nicht nur die Funktion, einen definierten Abstand zwischen beiden Schalenelementen 1 und 2 aufrechtzuerhalten, sondern zusätzlich auch die Funktion, diese fest miteinander zu verbinden.
Die Schalenelemente 1 und 2 erstrecken sich jeweils parallel zu der Haupterstreckungsebene des Lenkers, der im Fall des dargestellten Dreieckslenkers einen radseitigen Anbindungsabschnitt 4 und zwei aufbauseitige Anbindungsabschnitte 5 und 6 aufweist. Dabei können die beiden Schalenelemente 1 und 2 weitestgehend spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet sein und jeweils zwischen dem radseitigen Anbindungsabschnitt 4 und den aufbauseitigen Anbindungsabschnitten 5 und 6 verlaufen.
Durch eine Vielzahl von über die Fläche der Schalenelemente 1 und 2 verteilten Abstandshaltern 3 wird eine ausreichend stabile Verbindung erzielt, sodass die Schalenelemente 1 und 2 an ihren Rändern nicht notwendigerweise verbunden sein müssen.
Hieraus resultiert eine deutliche Fertigungserleichterung, da zum einen eine genaue Passung der einander gegenüberliegenden Kanten nicht erforderlich ist und zum anderen der Grad der Materialumformung geringer gehalten werden kann.
Die Abstandshalter 3 können beispielsweise als Niete oder Schweißbolzen ausgeführt werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kommen besondere Stufenniete zum Einsatz, die es ermöglichen, das erste und zweite Schalenelement 1 und 2 in einem Arbeitsgang miteinander zu verbinden.
2 zeigt einen solchen als Stufenniet ausgebildeten Abstandshalter 3 im fertigmontierten Zustand. Der Stufenniet ist in einem Bereich zwischen den Schalenelementen 1 und 2 deformiert. Durch diese Deformation wird eine radiale Auskragung 7 gebildet, an der sich das erste Schalenelement 1 abstützt. Dieses ist zudem durch einen Kopf 8 des Stufenniets in seiner Lage fixiert. Die definierte Auskragung 7 wird durch eine definierte Querschnittsschwächung an dem Stufenniet erzielt, der hierzu auf der Seite der radialen Auskragung 7 eine axiale Ausnehmung 9 aufweist. Diese Ausnehmung 9 verjüngt sich zu der gegenüberliegenden Seite des Stufenniets, wodurch gewährleistet wird, dass dieser bei axialer Belastung unmittelbar unter dem ersten Schalenelement 1 auskragt.
Das gegenüberliegende Ende des Stufenniets weist einen massiveren Querschnitt auf. Überdies ist an dessen Außenumfang ein Absatz 10 ausgebildet, an dem sich das zweite Schalenelement 2 axial abstützt. Dieser Absatz 10 ist, wie 3 zeigt, bereits am unverformten Stufenniet vorhanden. Im fertigmontierten Zustand ist auch an diesem Ende des Stufenniets ein Kopf 11 gebildet, der durch Stauchen eines zunächst hülsenartigen Abschnitts 12 erhalten wird und das zweite Schalenelement 2 axial fixiert.
Wie 2 weiter entnommen werden kann, sind die Kanten 13 und 14 des ersten und zweiten Schalenelements 1 und 2 im fertigmontierten Zustand des Lenkers durch einen Spalt s voneinander beabstandet.
Bei der Montage der beiden Schalenelemente 1 und 2 werden die Stufenniete 3 jeweils durch entsprechende Öffnungen 15 und 16 eingeführt. Dabei weist die Öffnung 15 des ersten Schalenelements 1 einen geringfügig größeren Durchmesser auf, als die Öffnung 16 des zweiten Schalenelements 2. Der zugehörige Stufenniet 3 bildet an seinem hohlen Ende bereits den Kopf 8, der ein vollständiges Durchschieben des Niets durch die Öffnung 15 des ersten Schalenelements 1 verhindert. Das gegenüberliegende Ende des Niets ist als verjüngter, hülsenartiger Abschnitt 12 ausgebildet, der durch die Öffnung 16 des zweiten Schalenelements 2 passt, bis der im Querschnitt weitere Mittelabschnitt 17 über den Absatz 10 des Niets von innen in Anlage gegen das zweite Schalenelement 2 gelangt. 3 zeigt einen solchermaßen in das erste und zweite Schalenelement 1 und 2 eingeführten Stufenniet im unverformten Zustand. Hierbei sind die einander gegenüberliegenden Kanten 13 und 14 des ersten und zweiten Schalenelements 1 und 2 um einen größeren Spalt so voneinander beabstandet.
Durch eine axiale Kraftbeaufschlagung wird der hülsenartige Abschnitt 12 zu dem das zweite Schalenelement 2 fixierenden Kopf 11 umgeformt. Gleichzeitig kragt der Mittelabschnitt 17 des Stufenniets unmittelbar unter der Innenkante des ersten Schalenelements 1 radial aus, wodurch auch das erste Schalenelement 1 in seiner Lage fixiert wird. Hierbei wird der Abstand zwischen den Schalenelementen 1 und 2 verringert.
Die Kanten der Schalenelemente 1 und 2 können zur Verbesserung der Torsionssteifigkeit des Lenkers mit Sicken oder an ihren Rändern mit flanschartigen Krägen versehen sein, wie dies beispielhaft in 4 dargestellt ist. Die dort gezeigten, einander gegenüberliegenden Randabschnitte der Schalenelemente 1 und 2 sind in diesem Fall beispielhaft zu voneinander wegweisenden Krägen 18 und 19 umgebogen. Es ist jedoch auch möglich, die Radabschnitte nach innen umzubiegen, wie dies in 6 beispielhaft dargestellt ist. Die Randabschnitte berühren hierbei einander nicht.
Weiterhin können die Schalenelemente 1 und 2 im Bereich der Anbindungsabschnitte 4, 5 und 6 zur Anbindung geeigneter Lager oder Gelenke entsprechende räumliche Ausformungen aufweisen.
Gegebenenfalls kann auf diese Weise ein Lagerauge gebildet werden, wie dies bei dem Anbindungsabschnitt 5 gezeigt ist. Dieses Lagerauge ist in 5 im Schnitt dargestellt. Die Schalenelemente 1 und 2 bilden hierzu gemeinsam eine hülsenartige Aufnahme 20 aus. In der hülsenartigen Aufnahme 20 ist eine Lagerhülse 21 aufgenommen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Lagerhülse 21 durch Rollen in der hülsenartigen Aufnahme 20 festgelegt. Radiale Flansche 22 und 23 an den Enden der Lagerhülse 21 gewährleisten eine axiale Fixierung.
Alternativ kann die Lagerhülse an den Schalenelementen 1 an 2 jedoch auch auf andere Art und Weise, beispielsweise durch Schweißen, befestigt werden. Entsprechende Anordnungen können je nach Bedarf auch an den anderen Anbindungsabschnitten 4 und 6 vorgesehen sein.

1: erstes Schalenelement
2: zweites Schalenelement
3: Abstandshalter
4: radseitiger Anbindungsabschnitt
5: aufbauseitiger Anbindungsabschnitt
6: aufbauseitiger Anbindungsabschnitt
7: radiale Auskragung
8: Kopf
9: Ausnehmung
10: Absatz
11: Kopf
12: hülsenartiger Abschnitt
13: Randabschnitt
14: Randabschnitt
15: Öffnung
16: Öffnung
17: Mittelabschnitt
18: Kragen
19: Kragen
20: hülsenartige Aufnahme
21: Lagerhülse
22: Flansch
23: Flansch

Claims

Bauteil in Blechkonstruktion, umfassend: ein erstes Schalenelement (1), ein zweites Schalenelement (2), das mit dem ersten Schalenelement (1) mit Abstand zusammengefügt ist, und Abstandshalter (3) zwischen dem ersten und zweiten Schalenelement (1, 2), die gleichzeitig die Schalenelemente (1, 2) zueinander fixieren.
Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als radführender Dreieckslenker einen radseitigen Anbindungsabschnitt (4) und zwei aufbauseitige Anbindungsabschnitte (5, 6) aufweist und die Schalenelemente (1, 2) sich jeweils von dem radseitigen Anbindungsabschnitt (4) zu den aufbauseitigen Anbindungsabschnitt (5, 6) erstrecken.
Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalenelemente (1, 2) gemeinsam eine hülsenartige Aufnahme (20) für ein aufbauseitiges Lager ausbilden.
Bauteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der hülsenartigen Aufnahme (20) eine Lagerhülse (21) festgelegt ist.
Bauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerhülse (21) in der durch die Schalenelemente gebildeten hülsenartigen Aufnahme (20) durch Rollen festgelegt ist.
Bauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerhülse (21) in der durch die Schalenelemente gebildeten hülsenartigen Aufnahme (20) eingeschweißt ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass einander gegenüberliegende Randabschnitte der Schalenelemente (1, 2) zu voneinander wegweisenden Krägen (18, 19) umgebogen sind.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalenelemente (1, 2) zueinander spiegelsymmetrisch sind.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (3) als Niete ausgebildet sind.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (3) als Schweißbolzen ausgebildet sind.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (3) als Stufenniete ausgebildet sind, die in einem Bereich zwischen den Schalenelementen (1, 2) deformiert sind.
Bauteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schalenelement (2) an einem Absatz (10) des Stufenniets abgestützt ist und das andere Schalenelement (1) an einer radialen Auskragung (7) des deformierten Bereichs des Stufenniets abgestützt ist.
Bauteil nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Stufenniet an der Seite seiner radialen Auskragung (7) eine axiale Ausnehmung (9) aufweist.
Abstandshalter, insbesondere für ein Bauteil in Blechkonstruktion, das ein erstes Schalenelement (1) und ein mit diesem mit Abstand zusammengefügtes zweites Schalenelement (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, der Abstandshalter (3) als Stufenniet ausgebildet ist, der in einem Bereich zwischen den Schalenelementen (1, 2) deformiert ist.
Abstandshalter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der als Abstandshalter ausgebildete Stufenniet (3) einen Absatz (10) zur Abstützung eines Schalenelements (2) und an dem deformierten Bereich eine radiale Auskragung (7) zur Abstützung des anderen Schalenelements (1) hat.
Abstandshalter nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der als Abstandshalter ausgebildete Stufenniet (3) an der Seite seiner radialen Auskragung (7) eine axiale Ausnehmung (9) hat.