DE102006028713B3

DE102006028713B3 - Verfahren zum Herstellen eines im Querschnitt U-förmigen Lenkers aus Blech für eine PKW-Mehrlenkerachse

Info

Publication number: DE102006028713B3
Application number: DE102006028713A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. Runte; Ulf Dipl.-Ing. Sudowe; Matthias Dipl.-Ing. Kröger; Udo Dipl.-Ing. Wächter
Original assignee: ThyssenKrupp Umformtechnik GmbH
Current assignee: Gestamp Umformtechnik GmbH
Priority date: 2006-06-20
Filing date: 2006-06-20
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2026-06-21
Also published as: US8291595B2; EP2029376A1; US20090277010A1; EP2029376B1; DE502007005359D1; WO2007147695A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen von einer einteiligen Blechschale gebildeten im Querschnitt U-förmigen Lenker für eine PKW-Mehrlenkerachse. Die Blechschale ist als Formteil zweier spiegelbildlich zueinander angeordneter Teilschalen 1, 2 und eines diese Teilschalen 1, 2 verbindenden Rückens 3 ausgebildet. An den beiden Enden der Blechschale sind Lageraugen 4, 5 vorgesehen, die jeweils von einem Paar fluchtender Löcher 4a, 4b, 5a, 5b in den Teilschalen 1, 2 gebildet sind. Um bei schlanker Bauform des Lenkers, d.h. eng beieinander liegenden Teilschalen 1, 2 für die Lageraugen 4, 5 außenseitige Kragen 4c, 4d, 5c, 5d mit innenseitigen Lagertragflächen 4e, 4f, 5e, 5f zu erhalten, erfolgt die Formgebung stufenweise, indem zunächst an einer der noch nicht durch Umbiegen in Parallellage zueinander gebrachten Teilschalen 1, 2 die Löcher 4a, 5a, 4b, 5b und das Umbiegen ihrer Ränder zur Bildung der Kragen 4c, 4d, 5c, 5d, erfolgt. Erst danach wird die spätere zweite Teilschale 2 umgebogen, sodass sie parallel zur ersten Teilschale 1 liegt. Über die Löcher 4a, 5a der ersten Teilschale 1 erfolgt dann die Lochung und das Umbiegen der Ränder der Löcher 4b, 5b an der zweiten Teilschale 2.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines von einer einteiligen Blechschale gebildeten, im Querschnitt U-förmigen Lenkers für eine PKW-Mehrlenkerachse, bei dem die Blechschale als Formteil zweier spiegelbildlich zueinander angeordneten Teilschalen und eines diese Teilschalen verbindenden Rückens ausgebildet ist und an ihren beiden Enden Lageraugen aufweist, die jeweils von einem Paar fluchtender Löcher in den Teilschalen mit an den Rändern der Löcher vorgesehenen innerseitige Lagertragflächen bildenden Kragen gebildet sind.
Lenker für die Aufhängung eines federnd in einem Fahrzeug abgestützten Laufrades sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Sie haben die Aufgabe, das beim Fahren sich gegenüber dem Fahrzeug bewegende Rad zu führen. Deshalb kommt es darauf an, dass diese Lenker bei leichtem Gewicht eine hohe Steifigkeit haben. Außerdem sollen sie wegen des beengten Bauraumes möglichst schlank sein. Diese Forderungen werden im Vergleich zu massiven Lenkern vor allem von Blechschalen gebildeten Lenkern erfüllt.
Ein aus der Patentliteratur bekannter Lenker der eingangs genannten Art ( DE 103 34 192 A1 ) lässt sich auch vergleichsweise einfach durch einen Ziehvorgang und anschließenden Biegevorgang herstellen. Eine aufwendigere Fertigungsstufe durch Verschweißen der Teilschalen entfällt also. Bei diesem Lenker sind allerdings nur einfache Löcher für Lageraugen vorgesehen. Das bedeutet, dass zusätzliche Maßnahmen für die Aufnahme der Lagerbuchsen entweder an den Löchern oder den Lagerbuchsen selbst vorgenommen werden müssen. Auch ist seine Steifigkeit wegen der einfachen Lochungen für die Lageraugen nicht optimal. Ob ein solcher Lenker Eingang in die Praxis gefunden hat, ist nicht bekannt.
Bei einem bekannten Verfahren zum Herstellen eines Lenkers der eingangs genannten Art (WO 02/074562 A2) werden in einem flachen Blechzuschnitt Löcher mit innenseitigen Lagertragflächen geformt. Dann werden in zwei aufeinander folgenden Verfahrensschritten der erste Schenkel des späteren U-Profils und dann der zweite Schenkel des späteren U-Profils jeweils um 90° umgebogen, so dass der beide Schenkel verbindende Rücken entsteht und beide Schenkel parallel zueinander liegen. Bei dieser Art der Fertigung ist es schwierig, die gemeinsamen Lagerflächen bildenden Löcher exakt zueinander auszurichten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für die Herstellung eines Lenkers für eine PKW-Mehrlenkerhinterachse aus einem Blechzuschnitt zu schaffen, das bei schlanker Bauform des Lenkers mit integrierten Lagertragflächen leicht durchgeführt werden kann. Insbesondere soll die Fertigung des Lenkers bei andauernder Anbindung an einem von einem Coil abgewickelten Band erfolgen können.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art durch folgende Merkmale gelöst:

• In einem Blechzuschnitt wird der Rücken des späteren U-Profils geformt.
• Der erste Schenkel des späteren U-Profils wird um 90° umgebogen.
• Der umgebogene erste Schenkel wird an seinen beiden Enden gelocht und die Ränder der Löcher werden nach außen unter Bildung von Kragen mit innenseitigen Lagertragflächen umgeformt.
• Der zweite Schenkel des späteren U-Profils wird umgebogen, so dass er zum ersten Schenkel parallel liegt.
• Der umgebogene zweite Schenkel wird an seinen beiden Enden gelocht und die Ränder der Löcher nach außen unter Bildung von innenseitigen Lagertragflächen umgeformt, wobei die dafür benötigten Loch- und Formwerkzeuge die Löcher im ersten Schenkel durchgreifen und von diesen geführt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ausschließlich durch Umformungen ein schlanker Lenker (kleiner Innenabstand der Schenkel) mit großflächigen Lagertragflächen geschaffen wird. Trotz des geringen innenseitigen Abstandes der Schenkel können wegen der verschiedenen Fertigungsstufen unter Berücksichtigung der Zugänglichkeit der Schenkel problemlos die außenseitigen Kragen mit den Lagertragflächen geformt werden.
Die Formgebung des Rückens erfolgt in der ersten Stufe der Formgebung vorzugsweise durch Tiefziehen oder Pressen. Am Ende der Fertigung sollte der Lenker zur Verbesserung seiner Maßgenauigkeit noch kalibriert werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Fertigung der Lenker „coil-fallend" erfolgt, d.h. an einem vom Coil abgewickelten Band erfolgt. Auch bei andauernder Anbindung des für den Lenker vorgesehenen Blechteils am Band lassen sich die verschiedenen Fertigungsschritte durchführen. Dies geschieht nach einer Ausgestaltung auf folgende Art und Weise:

• Das Blechteil wird mit seinen späteren Schenkeln im Blechband freigeschnitten, sodass es nur noch mit den Enden seines späteren Rückens mit dem Blechband verbunden ist.
• Der Rücken wird mit U-förmigem Querschnitt geformt, wobei die Schenkel in der Blechebene verbleiben oder in eine parallele Lage dazu verlagert werden.
• Der erste Schenkel wird um 90° umgebogen, sodass er fluchtend in den angrenzenden Längsrand des Rückens übergeht.
• Das komplette Blechteil wird im Blechband unter Verdrillung der an den Enden des Rückens angebundenen Bereiche um 90° verdreht, sodass der umgebogene Schenkel wieder in der Blechbandebene oder parallel dazu liegt.
• Nach der Lochung des ersten Schenkels und dem Umbiegen der Ränder der Löcher wird das komplette Blechteil zurückgedreht.
• Der zweite Schenkel wird um 90° umgebogen, sodass er fluchtend in den angrenzenden Längsrand des Rückens übergeht und parallel zum ersten Schenkel liegt.
• Das komplette Blechteil wird im Blechband unter Verdrillung der an den Enden des Rückens angebundenen Bereiche um 90° verdreht, sodass beide Schenkel parallel zur Blechbandebene liegen.
• Es erfolgt die Lochung des zweiten Schenkels und das Umbiegen der Ränder der Löcher über die Löcher im ersten Schenkel.
• Die Lochränder werden gemeinsam fluchtend kalibriert.
• Das zum Lenker fertiggestellte Blechteil wird an den Enden des Rückens vom Blechband getrennt.

Bei diesem Verfahren erfolgt die Formgebung und die Orientierung des Blechteils zur Arbeitsrichtung in optimaler Weise. Damit die Arbeitsrichtung nur von einer Seite des Bandes aus erfolgt, werden die Drehrichtungen so gewählt, dass die Arbeitsrichtung für alle Umformungen die Gleiche ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lenkers in perspektivischer Darstellung und
2a–e eine Abfolge der einzelnen Fertigungsstufen, links in Draufsicht und rechts im Schnitt nach Linie I-I der linken Darstellung.
Der in 1 dargestellte Lenker ist aus einer einteiligen Blechschale aus Stahl geformt. Sein Querschnittsprofil ist U-förmig. Die einteilige Blechschale besteht also aus zwei die Schenkel des U-Profils bildenden Teilschalen 1, 2 und einem den Verbindungssteg der Schenkel bildenden und damit die Teilschalen 1, 2 verbindenden Rücken 3. An den Enden des Lenkers sind Lageraugen 4, 5 vorgesehen. Die Lageraugen 4, 5 werden von in den Teilschalen 1, 2 ausgebildeten Löchern 4a, 4b, 5a, 5b gebildet, deren Ränder unter Bildung von äußeren Kragen 4c, 4d, 5c, 5d mit innenseitigen Lagertragflächen 4e, 4f, 5e, 5f nach außen umgebogen sind.
Der Lenker hat eine schlanke Bauform. Typische Längen liegen bei 300–500 mm. Die Breite (Abstand der Außenseiten der Teilschalen 1, 2) liegt bei 30–40 mm bei einer Materialstärke des aus Stahl bestehenden Bleches von 2,0 bis 2,5 mm.
Die Herstellung eines solchen Lenkers erfolgt bis auf die Herstellung der Löcher für die Lageraugen ausschließlich durch Umformung und vorzugsweise bei andauernder Anbindung an einem von einem Coil abgezogenen Band. Wie dies im Einzelnen geschieht, ist in 2a–2e dargestellt. Bei dieser Art der Fertigung erfolgt die komplette Fertigung ausschließlich von einer Bandseite aus, wie in den einzelnen Figuren die Pfeile A für die Arbeitsrichtung zeigen.
Im ersten Schritt der 2a wird ein für die einteilige Blechschale benötigtes Blechteil T im Blechband B freigeschnitten, sodass es nur noch mit den Endbereichen R₁, R₂ seines späteren Rückens 3 mit dem Blechband B verbunden ist.
Im zweiten Fertigungsschritt der 2b erfolgt die Formgebung des späteren Rückens 3. Die Formgebung erfolgt durch Tiefziehen oder Pressen. Dabei werden entweder die späteren Teilschalen 1, 2 aus der Blechbandebene herausbewegt, wobei der Rücken 3 in der Blechbandebene verbleibt oder Rücken 3 wird aus der Blechbandebene herausgedrückt und die Teilschalen 1, 2 verbleiben in der Blechbandebene.
Im nächsten Fertigungsschritt der 2c wird der Schenkel für die erste Teilschale 1 um 90° umgebogen, sodass sie fluchtend in den angrenzenden Rand des Rückens 3 übergeht.
Dann erfolgt im Fertigungsschritt 2d eine Drehung des kompletten Blechteils T um 90°, wobei eine Materialverdrillung des angebundenen Materials an den Enden R₁, R₂ des Rückens 3 erfolgt, sodass die Teilschale 1 parallel zur Blechbandebene oder sogar in der Blechbandebene zu liegen kommt. In dieser Lage der Teilschale 1 erfolgen an den Enden der Teilschale 1 die Herstellung der Löcher 4a, 5a und das Umbiegen ihrer Ränder, sodass Kragen 4c, 5c mit innenseitigen Lagertragflächen 4e, 5e entstehen.
Dann wird gemäß 2e das komplette Blechteil T wieder zurückgedreht und dann der Schenkel für die zweite Teilschale 2 um 90° umgebogen, sodass sie der ersten Teilschale 1 gegenüberliegt.
Im nächsten Fertigungsschritt gemäß 2f erfolgt unter Verdrillung der Materialanbindungen an den Enden R₁, R₂ des späteren Rückens 3 eine Verdrehung des kompletten Blechteils T um 90°, sodass die erste Teilschale 1 der Arbeitsrichtung A zugekehrt liegt. In dieser Lage erfolgt dann die Lochung und die Formgebung der Lochränder in der zweiten Teilschale 2, indem die dafür benötigten Loch- und Umformwerkzeuge aus der unveränderten Arbeitsrichtung A über die Löcher 4a, 5a in der ersten Teilschale 1 zugeführt werden.
Im letzten, nicht weiter dargestellten Fertigungsschritt wird das komplette Blechteil T wieder zurückgedreht. Nach einer Kalibrierung über die fluchtenden Ränder der Löcker 4a, 4b, 5a, 5b und Abtrennen des Blechteils T an den Enden R₁, R₂ vom Blechband B ist der Lenker fertig.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines von einer einteiligen Blechschale gebildeten, im Querschnitt U-förmigen Lenkers für eine PKW-Mehrlenkerachse, bei dem die Blechschale als Formteil zweier spiegelbildlich zueinander angeordneten Teilschalen und eines diese Teilschalen verbindenden Rückens ausgebildet ist und an ihren beiden Enden Lageraugen aufweist, die jeweils von einem Paar fluchtender Löcher in den Teilschalen mit an den Rändern der Löcher vorgesehenen innerseitige Lagertragflächen bildenden Kragen gebildet sind, gekennzeichnet durch folgende Fertigungsschritte: • In einem Blechzuschnitt wird der Rücken des späteren U-Profils geformt, • der erste Schenkel des späteren U-Profils wird um 90° umgebogen, • der umgebogene erste Schenkel wird an seinen beiden Enden gelocht und die Ränder der Löcher werden nach außen unter Bildung von Kragen mit innenseitigen Lagertragflächen umgeformt, • der zweite Schenkel des späteren U-Profils wird umgebogen, so dass er zum ersten Schenkel parallel liegt, • der umgebogene zweite Schenkel wird an seinen beiden Enden gelocht und die Ränder der Löcher nach außen unter Bildung von Kragen mit innenseitigen Lagertragflächen umgeformt, wobei die dafür benötigten Loch- und Formwerkzeuge die Löcher im ersten Schenkel durchgreifen und von diesen geführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgebung des Rückens durch Tiefziehen oder Pressen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenker nach Fertigstellung der Löcher kalibriert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Fertigungsschritte bei andauernder Anbindung des umzuformenden Blechteils an einem Blechband durchgeführt werden: • Das Blechteil wird mit seinen späteren Schenkeln im Blechband freigeschnitten, so dass es nur noch mit den Enden seines späteren Rückens mit dem Blechband verbunden ist, • der Rücken wird mit U-förmigem Querschnitt geformt, wobei die Schenkel in der Blechbandebene verbleiben oder in eine parallele Ebene dazu verlagert werden, • der erste Schenkel wird um 90° umgebogen, so dass er fluchtend in den angrenzenden Längsrand des Rückens übergeht, • das komplette Blechteil wird im Blechband unter Verdrillung der an den Enden des Rückens angebundenen Bereiche um 90° verdreht, so dass der umgebogene Schenkel wieder in der Blechbandebene oder parallel dazu liegt, • nach der Lochung des ersten Schenkels und dem Umbiegen der Lochränder wird das komplette Blechteil zurückgedreht, • der zweite Schenkel wird um 90° umgebogen, so dass er fluchtend in den angrenzenden Längsrand des Rückens übergeht, • das komplette Blechteil wird im Blechband unter Verdrillung der an den Enden des Rückens angebundenen Bereiche um 90° verdreht, so dass beide Schenkel parallel zur Blechbandebene liegen, • es erfolgt die Lochung des zweiten Schenkels und das Umbiegen der Lochränder über die Löcher im ersten Schenkel, • die Lochränder werden gemeinsam fluchtend kalibriert, • das zum Lenker fertig gestellte Blechteil wird an den Enden des Rückens vom Blechband getrennt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrichtungen beim Verdrehen des Blechteils im Blechband so gewählt werden, dass die Arbeitsrichtung für alle Umformungen die Gleiche ist.