DE102008013182A1

DE102008013182A1 - Lenkerbauteil

Info

Publication number: DE102008013182A1
Application number: DE102008013182A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Hummelt; Patrick Orzelek
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2008-03-07
Filing date: 2008-03-07
Publication date: 2009-09-17

Abstract

Die Errfindung betrifft ein Lenkerbauteil, insbesondere einen Federlenker (1). Das Lenkerbauteil (1) weist einen einteiligen Grundkörper (2) mit U- oder V-förmig konfigurierten Endabschnitten (3, 4) auf. Jeder Endabschnitt (3, 4) besitzt zwei Schenkel (5, 6 bzw. 7, 8), die über einen Steg (9, 10) verbunden sind, und eine Offenseite (11, 12). Erfindungsgemäß weisen die Offenseiten (11, 12) der Endabschnitte (3, 4) voneinander verschiedene Richtungen auf, insbesondere sind die Offenseiten (11, 12) zueinander um 180° gedreht. Durch diese Drehung bzw. Richtungsänderung wird die Steifigkeit des Grundkörpers (2) erhöht. Die Steifigkeitserhöhung ist insbesondere im hochbelasteten mittleren Bereich (13) des Grundkörpers (2) vorteilhaft, weil hier eine topfförmige Aufnahme zur Abstützung einer Feder oder Feder-Dämpfer-Anordnung vorgesehen ist. Die zueinander verdrehten Endabschnitte (3, 4) führen zu einer Vergrößerung der am Tragverhalten beteiligten Wandfläche des Grundkörpers (2). Die Steifigkeit und Dauerfestigkeit sowie die Lebensdauer des Lenkerbauteils wird gesteigert, und zwar bei optimiertem Gewicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenkerbauteil, insbesondere einen Federlenker, gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.
Durch die DE 10 2006 032 595 A1 zählt ein Federlenker für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs zum Stand der Technik. Der Federlenker weist einen einteiligen Grundkörper auf in Form einer Federlenkerschale mit einem ersten Endabschnitt zur fahrzeugaufbauseitigen Anbindung sowie einen zweiten Endabschnitt zur radseitigen Anbindung. Im mittleren Bereich des Grundkörpers ist ein erweiterter Abschnitt vorgesehen zur Abstützung einer Feder oder einer Feder-Dämpfer-Anordnung. Die Endabschnitte ebenso wie der mittlere Abschnitt besitzen ein U-förmiges Profil. Innerhalb des mittleren erweiterten Abschnitts ist eine nach außen ausgestülpte Ringfläche vorgesehen, die als Federsitz dient. Hierdurch soll die Steifigkeit im Bereich der Federauflage erhöht werden.
Auch aus der DE 10 2006 014 730 A1 ist ein einteiliger Federlenker bekannt.
Die bekannten einteiligen Federlenker stellen einen innovativen Schritt dar in Richtung auf eine einfache und kostengünstige Leichtbauweise bei zumindest ausreichender Steifigkeit. Auf Grund der zwischen den Endabschnitten angreifenden Feder- und Dämpferkräfte unterliegen die Federlenker großen Belastungen. Dies gilt insbesondere für den Bereich der Federauflage, in der es infolge starker Biegewechselbelastung zu Profilaufweitungen des Grundkörpers kommen kann.
Der Erfindung liegt daher ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zu Grunde, einen Federlenker der gattungsbildenden Bauart für den betrieblichen Einsatz, insbesondere hinsichtlich seines Steifigkeitsverhaltens, in hochbeanspruchten Bereichen zu verbessern, ohne sein Gewicht nachteilig zu erhöhen.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einem Lenkerbauteil, insbesondere einem Federlenker, gemäß den Merkmalen von Anspruch 1.
Kernpunkt der Erfindung bildet die Maßnahme, dass die Offenseiten der Endabschnitte des Grundkörpers in voneinander verschiedene Richtungen weisen. Die Endabschnitte besitzen ein U- oder V-förmig konfiguriertes Profil mit zwei Schenkeln, die über einen Steg verbunden sind und eine Offenseite. Erfindungsgemäß erfahren die Endabschnitte des Grundkörpers hinsichtlich der Orientierung ihrer Offenseiten eine Richtungsänderung und sind zueinander verdreht. Diese Richtungsänderung bzw. Verdrehung in Längserstreckung des Grundkörpers führt zu einer deutlichen Erhöhung der Steifigkeit, insbesondere im hochbelasteten mittleren Bereich des Grundkörpers, und zwar ohne nachteilige Gewichtserhöhung. Durch die Verdrehung der Endabschnitte zueinander wird das Widerstandsmoment des Grundkörpers infolge der Geometrieänderung und Erhöhung bzw. Vergrößerung der tragenden Wandfläche vergrößert, was zu einer entsprechenden Steifigkeitssteigerung des Lenkers in hochbelasteten Bereichen führt, insbesondere im mittleren Bereich des Grundkörpers.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des grundsätzlichen Erfindungsgedankens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 12.
Bei einer für die Praxis besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lenkerbauteils sind die Offenseiten der Endabschnitte zueinander um 180° gedreht, wodurch die Steifigkeit im mittleren Bereich des Grundkörpers wesentlich gesteigert wird. Insbesondere steht hierdurch im mittleren Bereich des Grundkörpers mehr tragende Wandfläche zur Aussteifung des Lenkerbauteils zur Verfügung.
Das Belastungsverhalten und die Steifigkeit des Lenkerbauteils kann weiterhin gesteigert werden, wenn sich an die äußeren Enden der Schenkel zumindest bereichsweise quer abstehende Flansche anschließen. Grundsätzlich können die Flansche an den äußeren Enden der Schenkel nach innen oder außen gerichtet sein, wobei insbesondere nach außen gerichtete Flansche als besonders vorteilhaft angesehen werden.
Im mittleren Bereich des Grundkörpers ist eine topfförmige, gegenüber den Endabschnitten verbreiterte Aufnahme ausgebildet. Diese dient zur Abstützung einer Feder oder einer Feder-Dämpfer-Anordnung, die ihrerseits gegen den Fahrzeugbau abgestützt ist. Zur Positionierung der Feder ist im Boden der Aufnahme eine nach oben gerichtete Einstülpung vorgesehen. Die Einstülpung ist einteilig im Grundkörper ausgebildet. Diese Maßnahme führt zu einer verbesserten Aussteifung im Bereich der Federauflage bei optimiertem Gewicht. Weiterhin wird die Montage der Feder ebenso wie die Fixierung verbessert. Durch die in Richtung zur Öffnung der Aufnahme gerichtete Einstülpung kann zudem der Biegewechselbelastung im mittleren Bereich des Grundkörpers bei Ein- und Ausfedervorgängen unter betrieblicher Belastung entgegengewirkt werden.
In den Schenkeln der Endabschnitte sind Durchbrechungen in Form von Löchern und/oder Ausnehmungen vorgesehen. Diese dienen zur Anbindung des Lenkerbauteils innerhalb eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Festlegung des Lenkerbauteils am Radträger, am Hilfsrahmen oder generell vom Fahrzeugaufbau. Weiterhin können Stabilisatoren oder Stoßdämpfer an Durchbrechungen oder Anschlagöffnungen im Lenkerbauteil festgelegt werden.
Vorzugsweise sind die Durchbrechungen zumindest in einem Endabschnitt als Durchzüge mit umlaufenden Kragen ausgeführt. Insbesondere sind hierbei die Kragen von einander in den Schenkeln koaxial gegenüberliegenden Durchzügen aufeinander zu gerichtet. Solche Durchzüge mit umlaufenden Kragen stellen einen zweckoptimierten Anbindungspunkt dar mit hoher Steifigkeit und einer optimierten Abstützung, beispielsweise für ein Lagerbauteil oder eine Hülse.
Zur Erhöhung der Steifigkeit eines Grundkörpers, beispielsweise bei besonders schweren Fahrzeugen wie Geländefahrzeugen, können am bzw. im Grundkörper Versteifungsbleche angeordnet sein. Insbesondere sind solche Versteifungsbleche horizontal im Grundkörper angeordnet, und zwar als partielle Schließbleche, die sich zwischen den Enden der Schenkel des Grundkörpers erstrecken. Des Weiteren kann der Grundkörper mit einer inneren oder äußeren partiellen Verstärkung versehen sein. Solche Verstärkungen können beispielsweise aus einer flächigen Blech- oder Faserverstärkung bestehen, die in besonders kritischen und hochbelasteten Bereichen des Grundkörpers innen und/oder außen am Grundkörper gefügt sind.
Der Grundkörper besteht vorzugsweise aus Metall, insbesondere aus einem Stahlblech oder auch aus einem Leichtmetall, mit einer Blechdicke von 1,5 bis 2,5 mm, vorzugsweise ca. 2,0 mm.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes Lenkerbauteil in einer perspektivischen Ansicht seitlich von oben;
2 eine zweite Perspektive auf das Lenkerbauteil;
3 eine dritte Perspektive des Lenkerbauteils;
4 eine vierte perspektivische Ansicht auf das Lenkerbauteil;
5 das Lenkerbauteil in einem Vertikalschnitt;
6 die Darstellung gemäß der 5 in einer um 180° um die Längsachse des Bauteils gedrehten Ansicht und
7 eine perspektivische Ansicht auf die Schnittdarstellung des Lenkerbauteils gemäß den 5 und 6 in einer Ansicht schräg von vorne.
Anhand der 1 bis 7 ist ein erfindungsgemäßes Lenkerbauteil in Form eines Federlenkers 1 beschrieben.
Der Federlenker 1 weist einen einteilig aus einem Stahlblech geformten Grundkörper 2 mit im Querschnitt U-förmig konfigurierten Endabschnitten 3, 4 auf. Jeder Endabschnitt 3 bzw. 4 besitzt zwei Schenkel 5, 6 bzw. 7, 8, die über einen Steg 9, 10 miteinanderverbunden sind und eine Offenseite 11, 12.
Die Offenseiten 11, 12 der Endabschnitte 3, 4 weisen in voneinander verschiedene Richtungen und sind relativ zueinander um 180° verdreht. Die Offenseite 11 des Endabschnitts 3 weist in Bildebene der 1 nach oben, wohingegen die Offenseite 12 des Endabschnitts 4 nach unten gerichtet ist. Der Steg 9 des Endabschnitts 3 und der Steg 10 des Endabschnitts 4 liegen folglich auf voneinander verschiedenen Längsebenen E1 bzw. E2 des Grundkörpers 2 mit Stand a zueinander.
Im mittleren Bereich 13 des Grundkörpers 2 ist eine topfförmige, gegenüber den Endabschnitten 3, 4 verbreiterte Aufnahme 14 ausgebildet. Die Aufnahme 14 ist im Querschnitt ebenfalls U-förmig konfiguriert mit einem Boden 15 sowie seitlichen Randschenkeln 16, 17. Im Boden 15 ist eine nach oben in Richtung zur Offenseite 18 der Aufnahme 14 orientierte Einstülpung 19 einteilig ausgeformt, die eine zentrale Öffnung 20 besitzt. Die Aufnahme 14 dient zur Abstützung einer hier nicht dargestellten Feder, die innerhalb der Aufnahme 14 zuverlässig gehalten wird und von den Randschenkeln 16, 17 nach außen und durch die Einstülpung 19 innen begrenzt ist.
Die Schenkel 5, 6 bzw. 7, 8 der Endabschnitte 3, 4 weisen Durchbrechungen 21, 22 auf. In den Schenkeln 5, 6 des Endabschnitts 3 sind Durchbrechungen 21 in Form von kreisrunden Löchern 23 eingebracht, welche koaxial zueinander ausgerichtet sind. Die Löcher 23 dienen zur Anbindung des Federlenkers 1 am Radträger.
Die Durchbrechungen 22 im Endabschnitt 4 sind als Durchzüge 24 mit umlaufenden Kragen 25 ausgeführt. Auch die Durchzüge 24 sind koaxial zueinander ausgerichtet, wobei die Kragen 25 aufeinander zu gerichtet sind. In den Durchzügen 24 wird ein Lagerbauteil zur Anbindung des Federlenkers 1 am Hilfsrahmen bzw. am Fahrzeugaufbau eines Kraftfahrzeugs aufgenommen.
Insbesondere auch anhand der 5 bis 7 wird deutlich, dass die Verdrehung bzw. Ausrichtung der Endabschnitte 3 und 4 innerhalb der Längserstreckung des Grundkörpers 2 zu einer Erhöhung der tragenden Wandfläche im mittleren Bereich 13 bzw. der Aufnahme 14 des Federlenkers 1 führt.
Der Endabschnitt 3 geht über einen sich zur Aufnahme 14 hin verbreiternden Übergangsabschnitt 26 in die Aufnahme 14 über. Die Randschenkel 16, 17 der Aufnahme 14 bilden die Fortsetzung der Schenkel 5, 6 des Endabschnitts 3. Der Steg 9 des Endabschnitts 3 verbreitert sich im Übergangsabschnitt 26 und geht in den Boden 15 der Aufnahme 14 über. In Richtung zum Endabschnitt 4 verjüngen sich die Randschenkel 16, 17 und der Boden 15 über einen gekrümmt verlaufenden Zwickelabschnitt 27 und laufen in den Steg 10 des Endabschnitts 4 aus. Hier schließt sich über einen Übergangsabschnitt 28 der Endabschnitt 4 an.
Die Schenkel 7, 8 des Endabschnitts 4 setzen sich in Seitenschenkeln 29, 30 fort, welche der gerundeten Außenkontur der Aufnahme 14 folgen und parallel zu den Randschenkeln 16, 17 um die Aufnahme 14 herum verlaufen. Die Randschenkel 16, 17 schließen sich über einen gerundet ausgeformten Kopfsteg 31, 32 die Seitenschenkel 29, 30 an. Die Seitenschenkel 29, 30 und die Kopfstege 31, 32 setzen sich über den Übergangsabschnitt 28 hin fort bis zum Endabschnitt 3, wo sie sich verjüngen und zu den Schenkeln 6, 7 hin auslaufen.
Man erkennt weiter, dass sich an die äußeren Enden 33, 34 der Schenkel 5, 6 quer abstehende, nach außen gerichtete Flansche 35, 36 anschließen. Die Flansche 35, 36 erstrecken sich über den Übergangsabschnitt 26 und der Seitenschenkel 29, 30 entlang der Aufnahme 14 bis zum Übergangsabschnitt 28, wo sie zu den äußeren Enden 37, 38 der Schenkel 7 bzw. 8 hin auslaufen.
Durch die Ausrichtung der Offenseiten 11, 12 der Endabschnitte 3, 4 um 180° zueinander gedreht, kommt es im mittleren Bereich 13 des Grundkörpers 2 zu einer Randverdoppelung bzw. Erhöhung der am Trag- bzw. Steifigkeitsverhalten beteiligten Wandfläche. Im mittleren Bereich 13 tragen neben dem Boden 15 die Randschenkel 16, 17 die Seitenschenkel 29, 30 sowie die Kopfstege 31, 32 und die Flansche 35, 36. Hierdurch wird die Torsionssteifigkeit der Aufnahme 14 deutlich gesteigert.
Auch die Flansche 35, 36 tragen zu einer Versteifung des Grundkörpers 2 bei.
Wie erwähnt, besteht der Grundkörper 2 aus Stahlblech, vorzugsweise mit einer Dicke von ca. 2 mm. Grundsätzlich kann der Grundkörper 2 auch aus einem Leichtmetall bestehen und mit inneren oder äußeren Verstärkungen bzw. Versteifungsblechen versehen sein.

1: Federlenker
2: Grundkörper
3: Endabschnitt
4: Endabschnitt
5: Schenkel v. 3
6: Schenkel v. 3
7: Schenkel v. 4
8: Schenkel v. 4
9: Steg v. 3
10: Steg v. 4
11: Offenseite v. 3
12: Offenseite v. 4
13: mittlerer Bereich v. 2
14: Aufnahme
15: Boden
16: Randschenkel v. 14
17: Randschenkel v. 14
18: Offenseite
19: Einstülpung
20: Öffnung
21: Durchbrechung
22: Durchbrechung
23: Loch
24: Durchzug
25: Kragen
26: Übergangsabschnitt
27: Zwickelabschnitt
28: Übergangsabschnitt
29: Seitenschenkel
30: Seitenschenkel
31: Kopfsteg
32: Kopfsteg
33: äußeres Ende v. 5
34: äußeres Ende v. 6
35: Flansch
36: Flansch
37: äußeres Ende v. 7
38: äußeres Ende v. 8
a: Abstand von E1 und E2
E1: Ebene 1
E2: Ebene 2

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006032595 A1 [0002]
- DE 102006014730 A1 [0003]

Claims

Lenkerbauteil, insbesondere Federlenker, welches einen einteiligen Grundkörper (2) mit U- oder V-förmig konfigurierten Endabschnitten (3, 4) aufweist, wobei jeder Endabschnitt (3, 4) zwei Schenkel (5, 6; 7, 8), die über einen Steg (9, 10) verbunden sind und eine Offenseite (11, 12) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Offenseiten (11, 12) der Endabschnitte (3, 4) in voneinander verschiedene Richtungen weisen.
Lenkerbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Offenseiten (11, 12) zueinander um 180° gedreht angeordnet sind.
Lenkerbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die äußeren Enden (33, 34) der Schenkel (5, 6) zumindest bereichsweise quer abstehende Flansche (35, 36) anschließen.
Lenkerbauteil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im mittleren Bereich (13) des Grundkörpers (2) eine topfförmige, gegenüber den Endabschnitten (3, 4) verbreiterte Aufnahme (14) ausgebildet ist.
Lenkerbauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Boden (15) der Aufnahme (14) eine nach oben gerichtete Einstülpung (19) vorgesehen ist.
Lenkerbauteil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (5, 6; 7, 8) der Endabschnitte (3, 4) Durchbrechungen (21, 22) aufweisen.
Lenkerbauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrechungen (22) als Durchzüge (24) mit umlaufenden Kragen (25) ausgeführt sind.
Lenkerbauteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kragen (25) von einander in den Schenkeln (7, 8) koaxial gegenüberliegenden Durchzügen (24) aufeinander zu gerichtet sind.
Lenkerbauteil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Grundkörper (2) Versteifungsbleche angeordnet sind.
Lenkerbauteil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) zumindest partiell mit einer inneren und/oder äußeren Verstärkung versehen ist.
Lenkerbauteil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) aus Stahlblech besteht.
Lenkerbauteil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) aus Leichtmetall besteht.