DE102014118363A1 - Verfahren zur Herstellung eines Lenkers und Lenker - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Lenkers und Lenker Download PDF

Info

Publication number
DE102014118363A1
DE102014118363A1 DE102014118363.0A DE102014118363A DE102014118363A1 DE 102014118363 A1 DE102014118363 A1 DE 102014118363A1 DE 102014118363 A DE102014118363 A DE 102014118363A DE 102014118363 A1 DE102014118363 A1 DE 102014118363A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
handlebar
forming tool
recess
forming
bearing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102014118363.0A
Other languages
English (en)
Inventor
Martin Wienströer
Christoph Drühe
Tobias Ebbing
Olga Kasper
Dieter Daniel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Benteler Automobiltechnik GmbH
Original Assignee
Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Benteler Automobiltechnik GmbH filed Critical Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority to DE102014118363.0A priority Critical patent/DE102014118363A1/de
Publication of DE102014118363A1 publication Critical patent/DE102014118363A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00Making other particular articles
    • B21D53/88Making other particular articles other parts for vehicles, e.g. cowlings, mudguards
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D35/00Combined processes according to or processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00
    • B21D35/001Shaping combined with punching, e.g. stamping and perforating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C21D1/19Hardening; Quenching with or without subsequent tempering by interrupted quenching
    • C21D1/22Martempering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2261/00Machining or cutting being involved

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Lenkers 1 für ein Fahrwerk mit einem einstückigen Grundkörper mit einem Grundkörperbereich 2, davon abgebogenen Seitenstegen 3 und daran angeschlossenen Lagerbereichen 4, 5, 6 mit zumindest einer ersten als Ausnehmung 9, 10 ausgestalteten Lageraufnahme 7, 8 und zumindest einer zweiten als Hohlprofil 13 ausgestalten Lageraufnahme 15, wobei zunächst ein Halbzeug erzeugt wird, dessen Geometrie nicht der Endgeometrie des Lenkers 1 entspricht. Das Halbzeug wird durch diverse Umform- und Schneidprozesse erzeugt und danach auf eine Temperatur größer der Austenitisierungstemperatur des Werkstoffs erwärmt und in seine Endgeometrie geformt. Die Erfindung betrifft weiterhin einen mit diesem Verfahren hergestellten Lenker 1.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Lenkers für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Außerdem betrifft die Erfindung einen durch dieses Verfahren hergestellten Lenker gemäß Patentanspruch 6.
  • In der modernen Fahrwerkstechnik wird der Leichtbau auch im Bereich von Stahlmaterialien immer wichtiger. Gleichzeitig sind die Anforderungen an Fahrwerksbauteilen hinsichtlich Lebensdauer und Steifigkeit aber unverändert hoch. Es ist daher notwendig, Herstellungsverfahren bereitzustellen, mit Hilfe derer die Fahrwerksbestandteile gleichzeitig leichter werden, aber ihre Eigenschaften hinsichtlich Lebensdauer und Steifigkeit nicht verlieren.
  • Um das Gewicht zu reduzieren könnte man die Wandstärke von gattungsgemäßen Lenkern für ein Fahrwerk reduzieren. Dies führt jedoch dazu, dass die Festigkeit des Bauteils sinkt und es gleichzeitig korrosionsanfälliger wird. Um die Lebensdauer zu erhalten beziehungsweise zu erhöhen, bietet es sich an höherfeste Materialien zu verwenden. Diese Stähle sind allerdings im Allgemeinen beschränkt hinsichtlich der Umformbarkeit, so dass die Steifigkeit, die wesentlich durch die Geometrie eines Lenkers gegeben ist, in vielen Fällen nicht sichergestellt werden kann. Zudem ist es äußerst schwierig die Fertigungstoleranzen einzuhalten.
  • Ein weiterer kausaler Zusammenhang besteht zwischen Umformbarkeit und Festigkeit und beeinflusst die Knickbeständigkeit des Lenkers. Bei zunehmender Umformbarkeit nimmt in der Regel die Festigkeit und damit die Knickbeständigkeit ab. Das Knickverhalten eines Fahrzeuglenkers ist ein wesentlicher Bestandteil der Bauteilauslegung.
  • Grundsätzlich wäre es denkbar, einen entsprechenden Lenker aus mehreren Teilen mit geringen Umformgraden zu fertigen, wobei die Einzelteile miteinander stoffschlüssig verbunden werden, beispielsweise durch Schweißen. Das Einbringen von Wärme in die Einzelbauteile führt aber wieder dazu, dass die Festigkeit des Gesamtlenkers herabgesetzt wird. Es ist also wünschenswert, einen Lenker möglichst einstückig herzustellen, wobei auf Schweißnähte weitgehend verzichtet wird.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Lenkers für ein Fahrwerk zur Verfügung zu stellen, mit dem es möglich ist einen maßgenauen Lenker mit hoher Lebensdauer, Knickbeständigkeit und Steifigkeit herzustellen. Ebenso ist es Aufgabe der Erfindung, einen entsprechenden Lenker vorzuschlagen.
  • Die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens wird gelöst durch das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 5. Die gegenständliche Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch einen Lenker für ein Fahrwerk, der mit einem entsprechenden Verfahren hergestellt wird gemäß Patentanspruch 6. Besondere Ausgestaltungen des Lenkers sind Gegenstand der Unteransprüche 7 bis 9.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Lenkers für ein Fahrwerk mit einem einstückigen Grundkörper mit einem Grundkörperbereich, davon abgebogenen Seitenstegen und daran angeschlossenen Lagerbereichen mit zumindest einer ersten als Ausnehmung ausgestalteten Lageraufnahme und zumindest einer zweiten als Hohlprofil ausgestalten Lageraufnahme, wobei zunächst ein Halbzeug erzeugt wird, dessen Geometrie nicht der Endgeometrie des Lenkers entspricht. Dies geschieht mit folgenden Schritten:
    • • Beschneiden von Platinen oder Bandmaterial aus einem Stahlblech in eine Vorform und Einbringen der Vorform in ein erstes Umformwerkzeug
    • • Formen eines Grundkörperbereiches, wobei zumindest einen Sicke in den Grundkörperbereich eingebracht wird
    • • Vorlochen der Ausnehmung der zumindest einen ersten Lageraufnahme in Schließrichtung des ersten Umformwerkzeugs
    • • Umbiegen der Seitenstege
    • • Herstellen eines Durchzugs in der Ausnehmung der wenigstens einen ersten Lageraufnahme
    • • Beschneiden der Seitenstege derart, dass eine Aussparung entsteht, die an die Außenkontur des Hohlprofils der zumindest einen zweiten Lageraufnahme angepasst ist
    • • Entnahme des Halbzeugs aus dem ersten Umformwerkzeug
    • • Erwärmen des Halbzeugs auf eine Temperatur über der Austentisierungstemperatur des Stahlblechs
    • • Endformen des Halbzeugs in Endgeometrie und Kalibrierung der Ausnehmung der zumindest einen ersten Lageraufnahme in einem zweiten Umformwerkzeug
    • • Abkühlen des Lenkers auf 100°C bis 150°C in 5 bis 30 Sekunden und Entnahme aus dem zweiten Umformwerkzeug
    • • Anbringen der zumindest einen zweiten Lageraufnahme durch eine stoffschlüssige Verbindung.
  • Das hier dargestellte Verfahren stellt einen zweistufigen Umformprozess dar. In dem ersten Abschnitt des Verfahrens wird ein Halbzeug erzeugt, dessen Geometrie nicht der Endgeometrie des Lenkers entspricht. Darunter ist im Rahmen der Erfindung zu verstehen, dass die Geometrie nach dem Erzeugen des Halbzeugs um wenige Prozent von der vorgesehenen Geometrie des Lenkers abweicht.
  • Hierbei kann hochfester Stahl oder Warmformstahl verwendet werden, der im ersten Abschnitt des Verfahrens bei Raumtemperatur, also kalt, umgeformt wird. Dabei wird nach und nach in dem Umformwerkzeug das Stahlblech zum fertigen Lenkerhalbzeug umgeformt, wobei die jeweiligen Umformgrade gering sind. Es ergibt sich daher insbesondere nicht das Problem, dass die gesamte Umformung in einem Schritt durchgeführt werden müssen, was gerade bei hochfesten Materialien problematisch ist.
  • Im zweiten Teil des Verfahrens wird der Lenker zunächst aufgewärmt, bis er eine Temperatur größer als die Austenitisierungstemperatur des jeweils verwendeten Materials erreicht. Danach wird er in einem anderen Umformwerkzeug zu seiner Endgeometrie geformt. Dass bedeutet, dass nur noch eine geringe Umformung stattfindet, da das Halbzeug bereits fast vollständig die Endgeometrie des Lenkers aufweist.
  • Danach wird der fertig geformte Lenker rapide abgekühlt und auf diese Weise gehärtet. Sämtliche Festigkeitsverluste, die durch die zurückliegenden Bearbeitungsschritte erfolgt sind, werden auf diese Art und Weise wieder ausgeglichen. Durch den Härteprozess wird die Festigkeit vielmehr merklich erhöht.
  • Ein Nachteil der reinen Kaltumformung besteht in den damit einhergehenden elastischen und/oder plastischen Effekten wie zum Beispiel das Rücksprungverhalten (Spring-Back-Effekt). Entsprechend ist die Einhaltung bauteilrelevanter Toleranzen nur begrenzt gegeben. Da es sich bei Fahrwerksteilen stets um Sicherheitsbauteile in einem Auto handelt, ist die Einhaltung beispielsweise der Toleranzen bei einem Presssitz zwischen einem Kugelgelenk und Lenker mitunter lebenswichtig. Es ist äußerst schwierig hochfeste Materialien damit innerhalb der Fertigungstoleranzen herzustellen. Dies ist einfacher während des Warmformschrittes zu gewährleisten, so dass der Warmformschritt gleichzeitig eine Kalibrierung des Lenkers darstellt. Insbesondere wird die Ausnehmung der zumindest einen ersten Lageraufnahme und der zugehörige Durchzug exakt nach den vorgegebenen Toleranzen ausgerichtet. Dadurch können später die vorgesehenen Lager, beispielsweise Kugelgelenke, präzise verbaut werden.
  • Vorteilhaft ist insbesondere die Tatsache, dass der erfindungsgemäße Lenker nahezu einstückig hergestellt werden kann. Das Einbringen der Ausnehmung der zumindest einen ersten Lageraufnahme in die Vorform des Lenkers, wird dadurch vereinfacht, dass dieses Einbringen der Ausnehmung in Schließrichtung des Umformwerkzeuges geschieht. Dadurch wird ein aufwändiges keilwirkendes Schneiden senkrecht zur Schließrichtung des Umformwerkzeuges vermieden.
  • Je nach Einbaulage des Lenkers später im Fahrzeug kann es aber notwendig sein, dass die Lagerbereiche, respektive Lageraufnahmen nicht in der Ebene des Grundkörperbereiches liegen, sondern von diesem abgebogen sind. Dann wird das Lagerauge zunächst in Schließrichtung vorgelocht und danach der Lagerbereich umformtechnisch in seine eigentliche Position gebogen.
  • Danach werden die Seitenstege umgebogen. Dabei ist es nicht notwendig, dass Fertigungstoleranzen vollständig eingehalten wird. Häufig tritt ein sogenannter „Spring-Back-Effekt“ auf, der bei einer Umformoperation berücksichtigt werden muss und die Konzeption der Umformvorgänge erschwert, da er schwierig zu erfassen ist. Auch bei der Herstellung des Durchzuges in der Ausnehmung für das spätere Einbringen eines Kugelgelenks oder Gummilagers ist es nicht notwendig, die vollständige Fertigungsgenauigkeit einzuhalten, obwohl gerade dort eine passgenaue Fertigung notwendig ist, damit die Lager stabil in dem Lenker sitzen.
  • Schließlich werden die umgebogenen Seitenstege in einem Lagerbereich noch einmal beschnitten und zwar derart, dass eine Aussparung entsteht, die an die Außenkontur des Hohlprofils, der zumindest einen zweiten Lageraufnahme angepasst ist. In das Hohlprofil, das aus einem Stahl- oder Aluminiumwerkstoff bestehen kann und zylindrische, aber auch jede andere Form aufweisen kann wird späterhin ein Gummilager zur Anbindung des Lenkers eingebracht. Das Hohlprofil wird bevorzugt ohne Beabstandung und voll anliegend in die Aussparung in den Seitenstegen eingebracht. Bevorzugt wird das Hohlprofil von den Seitenstegen zumindest teilweise umgriffen.
  • Das fertige Halbzeug, das noch nicht die Endgeometrie des Lenkers aufweist, wird dann aus dem ersten Umformwerkzeug entnommen und in einem Ofen auf eine Temperatur größer als die Austenitisierungstemperatur des Stahlmaterials aufgewärmt. Üblicherweise handelt es sich dabei um eine Temperatur größer 900°C, der genaue Wert ist allerdings vom verwendeten Stahlmaterial abhängig.
  • In einem zweiten Umformwerkzeug wird das Halbzeug dann zur Endgeometrie des Lenkers geformt. Dabei werden gleichzeitig die Ausnehmung der zumindest einen ersten Lageraufnahme kalibriert. Das bedeutet, dass sie noch einmal so umgeformt wird, dass ihre Form innerhalb der Fertigungstoleranzen liegt.
  • Das zweite Umformwerkzeug ist mit einer Kühlung ausgestattet mithilfe derer der Lenker in 5 bis 30 Sekunden auf 100°C bis 150°C abgekühlt wird. Bevorzugt wird der Lenker in 10 bis 15 Sekunden abgekühlt. Durch diese schnelle Abkühlung findet eine Materialumwandlung statt. Die austenitische Struktur wird in Martensit umgewandelt und das Material so gehärtet. Die Abkühlzeit hängt von mehreren Parametern ab, beispielsweise der Dicke des verwendeten Stahlblechs, bevorzugt beträgt diese 1 bis 6 Millimeter, besonders bevorzugt 3 bis 4 Millimeter, der konkreten Legierung oder einer möglichen Beschichtung, beispielsweise eine Zinkbeschichtung oder Aluminium-Silizium-Beschichtung. Auch die Taktzeit der Produktion kann hier eine Rolle spielen.
  • Schließlich wird noch die zweite Lageraufnahme mittels einer stoffschlüssigen Verbindung angebracht. Hier wird ein Hohlprofil mittels Schweißen, Löten, Kleben oder auf andere Weise mit dem Lenkerhalbzeug verbunden und so der Lenker fertiggestellt. Die zweite Lageraufnahme ist mit ihrer Achse in eine Richtung senkrecht zur Schließrichtung des ersten und zweiten Umformwerkzeugs ausgerichtet. Ein Endformen und Kalibrieren in dem zweiten Umformwerkzeug, wäre bei einer mit dem Lenker einstückig ausgeführten Lageraufnahme werkzeugtechnisch nur äußerst schwer zu realisieren. Durch das separate Anbringen der zweiten Lageraufnahme kann daher ein ökonomisch vorteilhafter Prozessverlauf erreicht werden.
  • In einer besonderen Ausführung der Erfindung handelt es sich bei dem ersten Umformwerkzeug um ein Verbundfolgewerkzeug, wobei die einzelnen Halbzeuge vor dem Einlegen in das zweite Umformwerkzeug voneinander getrennt werden. Auf diese Art und Weise können mehrere erfindungsgemäße Lenker unmittelbar nacheinander folgend erzeugt werden. Alle Werkzeugstufen befinden sich dann innerhalb einer Presse. Nach jedem abgeschlossenen Pressenhub werden die Vorformen mithilfe eines Transferwerkzeuges in die nächste Umformstufe transportiert. Nach der letzten Umformstufe werden dann die einzelnen Halbzeuge abgetrennt.
  • In einem Verbundfolgewerkzeug können auch mehrere Lenker parallel nebeneinander gefertigt werden, was eine zusätzliche Zeitersparnis mit sich bringt. Es können beispielsweise auch Querlenker für ein rechtes und linkes Rad, die üblicherweise spiegelsymmetrisch ausgestaltet sind, gleichzeitig gefertigt werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Vorform dem ersten Umformwerkzeug vor, zwischen oder nach den einzelnen Umformschritten, zumindest einmal bevorzugt in Schließrichtung des Umformwerkzeuges beschnitten. Dies ermöglicht ein besonders einfaches Abtrennen von überflüssigen Materialbereichen, was der Gewichtsersparnis dient. Dadurch dass das Beschneiden in Schließrichtung des Umformwerkzeuges erfolgt, ist keinerlei Kraftumlenkung wie beispielsweise bei einem keilwirkenden Beschneiden erforderlich.
  • In einer weiteren besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Randbereiche der Seitenstege nach innen oder nach außen umgebogen werden. Unter den Randbereichen der Seitenstege sind die Kanten der Seitenstege zu verstehen, die dem Grundkörperbereich gegenüberliegen. Durch ein Umbiegen dieser Randbereiche kann die Steifigkeit des erfindungsgemäßen Lenkers verbessert werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass Öffnungen in den Grundkörperbereich eingebracht werden. Dies dient zum einen der Gewichtsersparnis, außerdem können auf diese Weise Durchgriffe für weitere Fahrwerksbauteile eingebracht werden oder einfach weitere Anbindungspunkte geschaffen werden.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung einen Lenker für ein Fahrwerk, hergestellt mit einem erfindungsgemäßen Verfahren. Insbesondere handelt es sich um einen Querlenker. Wie bereits erläutert, wird durch dieses Verfahren ein Lenker zur Verfügung gestellt, der über eine hohe Lebensdauer, Knickbeständigkeit und Steifigkeit verfügt und gleichzeitig mit einem äußerst geringen Gewicht versehen ist.
  • In einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lenkers ist vorgesehen, dass die Tiefe zumindest einer Sicke in den Grundkörperbereich über ihre Ausdehnung variiert. Wie bereits oben stehend erläutert, wird die die Steifigkeit eines Fahrwerksbauteils wesentlich durch die Geometrie des Bauteils beeinflusst. Durch die Variation der Tiefe der Sicken in dem Grundkörperbereich des Lenkers kann die Steifigkeit des Lenkers gewisser Maßen maßgeschneidert werden und eine zusätzliche Feineinstellung und Verbesserung der Steifigkeit herausgearbeitet werden.
  • Bevorzugt weist die Sicke in ihrem Boden entlang der Seitenwände der Sicke zumindest teilweise umlaufend eine weitere Einprägung auf. Dies ist eine besondere Ausgestaltung der Variierung der Tiefe der Sicke. Gewissermaßen wird hier eine Sicke in einer Sicke gestaltet. Durch diese besondere Ausgestaltung des Lenkers können die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Lenkers weiter verbessert werden. Die Einprägung wird vorteilhafterweise gleichzeitig mit der Sicke in den Grundkörperbereich des Lenkers eingebracht.
  • In einer weiteren besonderen Ausgestaltung des Lenkers ist vorgesehen, dass der Boden der Sicke innerhalb der teilweise umlaufenden Einprägung konvex oder konkav gekrümmt ist. Die Krümmung des Bodens stellt eine weitere Stellschraube dar, mit deren Hilfe die Steifigkeitseigenschaften des Lenkers weiter verfeinert und maßgeschneidert werden können.
  • Insbesondere muss die Tiefe der umlaufenden Einprägung nicht konstant sein, sondern kann ihrerseits selbst wieder variieren.
  • Ebenso kann die Konvexität oder Konkavität des gekrümmten Bodens der Sicke über die Fläche der Sicke unterschiedlich stark ausfallen.
  • Diese beiden zusätzlichen Variationsmöglichkeiten ermöglichen es, dass die Eigenschaften des Lenkers lokal äußerst genau eingestellt werden können. Dadurch wird das Material optimal eingesetzt, so dass eine maximale Gewichtsersparnis ermöglicht wird, wobei gleichzeitig eine hohe Materialeinsparung erzielt werden kann.
  • Im Folgenden soll nochmal eine bevorzugte Ausgestaltung des Herstellungsverfahrens dargestellt werden, welches etwa einen Lenker wie später in der Figur gezeigt fabriziert.
  • Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Lenkers wird ein Stahlblech aus einem Warmformstahl beispielsweise 22MnB5 oder BTR165 verwendet. Das Blech kann in Form von einzelnen Platinen oder in Form eines Coils vorliegen und besitzt eine Wandstärke von 3 bis 4 mm. Aus dem Blech wird zunächst eine Vorform gestanzt.
  • Diese Vorform wird in die erste Stufe eines als Verbundfolgewerkzeug ausgestalteten Formgebungswerkzeuges gelegt. Alle Umformstufen dieses ersten Umformwerkzeuges befinden sich in einer Presse. Der Formgebungsprozess setzt sich dabei aus verschiedenen Umform- und Schneideoperationen zusammen. Nach jedem abgeschlossenen Pressenhub werden die Formplatinen mithilfe eines Transferwerkzeuges in die nächste Stufe transportiert.
  • Nun wird zunächst ein Grundkörperbereich in die Vorform eingeformt, wobei zumindest eine Sicke in den Grundkörperbereich eingebracht wird. In einer weiteren Stufe erfolgt ein Beschneiden der Platine in Schließrichtung des ersten Umformwerkzeuges. Diese Schließrichtung ist die Arbeitsrichtung des Umformwerkzeuges und wird durch die Hubbewegungen der Presse festgelegt. Dadurch wird die Pressenkraft vollständig übertragen. Es ist keinerlei keilwirkendes Beschneiden an dieser Stelle notwendig, d. h. die Pressenkraft muss nicht umgelenkt werden.
  • Daraufhin erfolgt das Vorlochen der Ausnehmung der zumindest einen ersten Lageraufnahme. Auch dieses Vorlochen erfolgt in Schließrichtung des Umformwerkzeuges. Das Stanzen der Vorlöcher erfolgt ebenfalls in Schließrichtung des ersten Umformwerkzeuges. Es ist an dieser Stelle möglich, dass die ersten Lageraufnahmen nicht plan mit dem Grundkörperbereich des Lenkers liegen, sondern ein wenig davon abgebogen sind. In diesem Falle lässt sich ein keilwirkendes Vorlochen nicht umgehen. Durch die geringe Abbiegung ist dieses aber relativ einfach möglich, da die Pressenkräfte nicht stark umgeleitet werden müssen.
  • Weiterhin werden die Seitenstege des Lenkers umgebogen. Diese Seitenstege werden dann in einem weiteren Arbeitsgang beschnitten, wobei hier ein keilwirkender Schneidprozess eingesetzt wird.
  • In der nächsten Umformstufe werden die Durchzüge der Ausnehmungen hergestellt. Dadurch durchdringt ein Werkzeugstempel die angefertigten Vorlöcher, formt die Ränder um und reduziert die Blechdicke im Kragenbereich. Für den Fall, dass eine Lageraufnahme von dem Grundkörperbereich abgebogen ist, ist hier auch ein Umleiten der Pressenkräfte notwendig.
  • In einem nächsten Arbeitsschritt werden die Seitenstege beschnitten, so dass eine Aussparung entsteht, die an die Außenkontur eines Hohlprofils angepasst ist, die als eine zweite Lageraufnahme dient. Dieses Hohlprofil dient als Aufnahme für ein Gummilager.
  • Schließlich werden die fertigen Halbzeuge, die noch über einen Blechmaterialsteg miteinander verbunden sind, voneinander abgetrennt. Nachdem der formgebende Prozess abgeschlossen ist, besitzt das Bauteil bereits fast vollständig die Geometrie des späteren fertigen Lenkers. Beim weiteren Verfahren erfolgt also keine eigentliche Umformung mehr, lediglich ein Endformen oder eine Kalibrierung des Bauteils ist dann noch vorgesehen.
  • Es erfolgt das Härten des Lenkers in einem Presshärteverfahren. Dazu wird das Werkstück für 160 bis 200 Sekunden in einem Ofen, beispielsweise einem Durchlaufofen oder einem Kammerofen, auf eine Temperatur jenseits der Austenitisierungstemperatur des verwendeten Stahlwerkstoffs erwärmt. Üblicherweise beträgt die Temperatur 900 °C bis 960 °C. Diese Erwärmung findet in inerter Atmosphäre, beispielsweise Stickstoffatmosphäre, statt, um gegebenenfalls eine Zunderbildung auf der Blechoberfläche zu minimieren.
  • Bedingt durch die thermische Expansion des Stahlwerkstoffes vergrößert sich das Bauteil durch die Erwärmung um etwa 1 %. Dieser Effekt ist bei der Konstruktion des zweiten Umformwerkzeuges und bei der Konzeption des Halbzeuges zu berücksichtigen und nur so ist das passgenaue Einlegen der erwärmten Querlenkerschale in das zweite Umformwerkzeug und das Einhalten der Fertigungstoleranzen möglich. Beim Einlegen weist der Lenker eine Temperatur von etwa 920 °C bis 940 °C auf. Er wird mithilfe einer Transfereinheit in das zweite Umformwerkzeug eingelegt. Dieses Umformwerkzeug ist gekühlt und nimmt nachdem Schließen die Wärme des Bauteils auf. Durch das schnelle abkühlen des Blechwerkstoffes wird die Kristallstruktur des Werkstoffes umgewandelt, so dass in nach dem Abkühlen erster Linie eine martensitische Struktur vorliegt, und somit ein Härtungseffekt erzielt.
  • Außerdem wird der Lenker in diesem Prozessschritt kalibriert, das heißt, er wird in seine passgenaue Endgeometrie gebracht, so dass sämtliche Fertigungstoleranzen eingehalten werden.
  • Nach 5 bis 30 Sekunden, bevorzugt nach 10 bis 15 Sekunden, öffnet sich das Presswerkzeug wieder und die Schale, die noch eine Temperatur von 100 °C bis 150 °C besitzt, wird entnommen.
  • Bei der Konstruktion des zweiten Umformwerkzeuges ist zu berücksichtigen, dass die Schale nach der Entnahme aus dem Werkzeug um ca. 0,2 % schrumpft, während sie langsam auf Raumtemperatur abkühlt. Aus diesem Grund ist die Qualität des Presswerkzeugs um einen Faktor 1,002 gegenüber der fertigen Lenkergeometrie zu vergrößern.
  • Abschließend kann eine gegebenenfalls entstandene Zunderschicht auf der Oberfläche des umgeformten Bleches des Lenkers durch einen Strahlprozess entfernt werden.
  • Nachfolgend wird eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lenkers in der einzigen Figur erläutert.
  • Ein Lenker 1 für ein Fahrwerk weist einen einstückigen Grundkörper mit einem Grundkörperbereich 2 und davon abgebogenen Seitenstegen 3 auf. An den Grundkörperbereich 2 schließen sich Lagerbereiche 4, 5, 6, an, mit denen der Lenker 1 an der Karosserie bzw. einem Hilfsrahmen und am Radträger befestigt wird. In zwei Lagerbereichen 4, 5, sind erste Lageraufnahmen 7, 8 ausgebildet, die als Ausnehmungen 9, 10 ausgestaltet sind. Diese auch als Lageraugen bezeichneten Ausnehmungen 9, 10 weisen Durchzüge 11, 12 auf, die der Stabilisierung der Ausnehmungen 9, 10 dienen. In die ersten Lageraufnahmen 7, 8 werden später bevorzugt Kugelgelenke eingesetzt. Ein weiterer Lagerbereich 6 weist eine als Hohlprofil 13 ausgestaltete zweite Lageraufnahme 15 auf. Die Seitenstege 3 sind in diesem Bereich so beschnitten, dass eine Ausnehmung 16 entsteht, die an die Außenkontur 14 des Hohlprofils 13 angepasst ist.
  • Der Grundkörperbereich 2 weist Sicken 17, 18 auf. Diese wiederum sind in ihren Böden 19, 20 mit Einprägungen 21, 22 versehen, die entlang der Seitenwände 23, 24 umlaufend sind. Durch diese Sicken 21, 22 wird die Steifigkeit des Lenkers 1 noch einmal verbessert. Insbesondere können die Steifigkeitseigenschaften des Lenkers 1 durch die Einprägungen 21, 22 maßgeschneidert feineingestellt werden. Darüber hinaus weist der Lenker 1 diverse Öffnungen auf, die als Montageöffnungen, als Durchgriffe für weitere Bauteile oder einfach der Gewichtsersparnis dienen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Lenker
    2
    Grundkörperbereich
    3
    Seitensteg
    4
    Lageranbindungsbereich
    5
    Lageranbindungsbereich
    6
    Lageranbindungsbereich
    7
    erste Lageraufnahme
    8
    erste Lageraufnahme
    9
    Ausnehmung
    10
    Ausnehmung
    11
    Durchzug
    12
    Durchzug
    13
    Hohlprofil
    14
    Außenkontur von 14
    15
    zweite Lageraufnahme
    16
    Aussparung
    17
    Sicke
    18
    Sicke
    19
    Boden
    20
    Boden
    21
    Einprägung
    22
    Einprägung
    23
    Seitenwand
    24
    Seitenwand
    25
    Öffnung

Claims (9)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Lenkers 1 für ein Fahrwerk mit einem einstückigen Grundkörper mit einem Grundkörperbereich 2, davon abgebogenen Seitenstegen 3 und daran angeschlossenen Lagerbereichen 4, 5, 6 mit zumindest einer ersten als Ausnehmung 9, 10 ausgestalteten Lageraufnahme 7, 8 und zumindest einer zweiten als Hohlprofil 13 ausgestalten Lageraufnahme 15, wobei zunächst ein Halbzeug erzeugt wird, dessen Geometrie nicht der Endgeometrie des Lenkers entspricht, mit folgenden Schritten: • Beschneiden von Platinen oder Bandmaterial aus einem Stahlblech in eine Vorform und Einbringen der Vorform in ein erstes Umformwerkzeug • Formen eines Grundkörperbereichs 2, wobei zumindest einen Sicke 17, 18 in den Grundkörperbereich 2 eingebracht wird • Vorlochen der Ausnehmung 9, 10 der zumindest einen ersten Lageraufnahme 7, 8 in Schließrichtung des ersten Umformwerkzeuges • Umbiegen der Seitenstege 3 • Herstellen eines Durchzugs 11, 12 in der Ausnehmung 7, 8 der wenigstens einen ersten Lageraufnahme 7, 8 • Beschneiden der Seitenstege derart, dass eine Aussparung entsteht, die an die Außenkontur 14 des Hohlprofils 13 der zumindest einen zweiten Lageraufnahme 15 angepasst ist • Entnahme des Halbzeugs aus dem ersten Umformwerkzeug • Erwärmen des Halbzeugs auf eine Temperatur über der Austenitisierungstemperatur des Stahlblechs • Endformen des Halbzeugs in Endgeometrie und Kalibrierung der Ausnehmung 9, 10 der zumindest einen ersten Lageraufnahme 7, 8 in einem zweiten Umformwerkzeug • Abkühlen des Lenkers 1 auf 100°C bis 150°C in 5 bis 30 Sekunden und Entnahme aus dem zweiten Umformwerkzeug • Anbringen der zumindest einen zweiten Lageraufnahme 15 durch eine stoffschlüssige Verbindung
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem ersten Umformwerkzeug um ein Verbundfolgewerkzeug handelt und die einzelnen Halbzeuge vor dem Einlegen in das zweite Umformwerkzeug voneinander getrennt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorform in dem ersten Umformwerkzeug vor, zwischen oder nach den einzelnen Umformschritten zumindest einmal bevorzugt in Schließrichtung des Umformwerkzeugs beschnitten wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Randbereiche der Seitenstege 3 nach innen oder nach außen umgebogen werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Öffnungen im Grundkörperbereich angebracht werden.
  6. Lenker 1 für ein Fahrwerk hergestellt mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
  7. Lenker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe zumindest einer Sicke 17, 18 in dem Grundkörperbereich 2 über ihre Ausdehnung variiert.
  8. Lenker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicke 17, 18 in ihrem Boden 19, 20 entlang der Seitenwände 23, 24 zumindest teilweise umlaufend eine weitere Einprägung 21, 22 aufweist.
  9. Lenker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden 19, 20 der Sicke 17, 18 innerhalb der zumindest teilweise umlaufenden Einprägung 21, 22 konvex oder konkav gekrümmt ist.
DE102014118363.0A 2014-12-10 2014-12-10 Verfahren zur Herstellung eines Lenkers und Lenker Withdrawn DE102014118363A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014118363.0A DE102014118363A1 (de) 2014-12-10 2014-12-10 Verfahren zur Herstellung eines Lenkers und Lenker

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014118363.0A DE102014118363A1 (de) 2014-12-10 2014-12-10 Verfahren zur Herstellung eines Lenkers und Lenker

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014118363A1 true DE102014118363A1 (de) 2016-06-16

Family

ID=56082086

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014118363.0A Withdrawn DE102014118363A1 (de) 2014-12-10 2014-12-10 Verfahren zur Herstellung eines Lenkers und Lenker

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102014118363A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112389148A (zh) * 2019-08-19 2021-02-23 大众汽车股份公司 用于制造底盘构件的方法和以此制造的底盘构件
CN114733972A (zh) * 2022-03-16 2022-07-12 无锡曙光精密工业有限公司 一种汽车高配扶手架体支撑板的加工方法以及加工模具

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999007492A1 (en) * 1997-08-07 1999-02-18 Ssab Hardtech Ab A method of producing a hardened sheet steel product
WO2002074562A2 (en) * 2001-03-16 2002-09-26 Sistemi Sospensioni S.P.A. Structural member for a suspension of a motor vehicle and method for its production
DE10212791A1 (de) * 2002-03-22 2003-10-16 Benteler Automobiltechnik Gmbh Querlenker
US20110298192A1 (en) * 2008-11-05 2011-12-08 Xiao Yu Vehicular l-type suspension arm

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999007492A1 (en) * 1997-08-07 1999-02-18 Ssab Hardtech Ab A method of producing a hardened sheet steel product
WO2002074562A2 (en) * 2001-03-16 2002-09-26 Sistemi Sospensioni S.P.A. Structural member for a suspension of a motor vehicle and method for its production
DE10212791A1 (de) * 2002-03-22 2003-10-16 Benteler Automobiltechnik Gmbh Querlenker
US20110298192A1 (en) * 2008-11-05 2011-12-08 Xiao Yu Vehicular l-type suspension arm

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112389148A (zh) * 2019-08-19 2021-02-23 大众汽车股份公司 用于制造底盘构件的方法和以此制造的底盘构件
CN114733972A (zh) * 2022-03-16 2022-07-12 无锡曙光精密工业有限公司 一种汽车高配扶手架体支撑板的加工方法以及加工模具
CN114733972B (zh) * 2022-03-16 2023-08-04 无锡曙光精密工业有限公司 一种汽车高配扶手架体支撑板的加工方法以及加工模具

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2993241B1 (de) Verfahren und presse zur herstellung wenigstens abschnittsweise gehärteter blechbauteile
EP1888794B1 (de) Verfahren zum herstellen eines metallbauteils mit aneinander angrenzenden abschnitten unterschiedlicher materialeigenschaften
DE102011054865B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten Kraftfahrzeugkarosseriebauteils sowie Kraftfahrzeugkarosseriebauteil
DE102015103721B3 (de) Verfahren zur Herstellung eines Blechumformbauteils mit bereichsweise voneinander verschiedenen Wandstärken sowie Achshilfsrahmen
DE102011117066B4 (de) Vorrichtung zur Herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten Kraftfahrzeugkarosseriebauteils sowie Verfahren zur Herstellung
DE102006015666B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines metallischen Formbauteils durch Warmumformen mit simultaner Beschneideoperation
EP3083099A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung warmumgeformter radschüsseln
EP2477765A1 (de) Bauteil, insbesondere lenker für ein fahrzeug
EP2548671A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Strukturbauteils für ein Kraftfahrzeug und Strukturbauteil
DE102011110597A1 (de) Warmumformvorrichtung mit Schneideeinrichtung
DE102015114897A1 (de) Drehstab-Stabilisator und Verfahren zum Herstellen eines Drehstab-Stabilisators
WO2005075279A1 (de) Bautell mit einem verbindungsbereich, sowie verfahren und werkzeug zu seiner herstellung
EP3177416A1 (de) Verfahren zur herstellung von warmumgeformten bauteilen
WO2007121709A1 (de) Verfahren zur herstellung eines kraftfahrzeug-schwenklagers in schalenbauweise
WO2019201635A1 (de) Verfahren und werkzeug zur herstellung eines fahrzeug-rades
DE102009053534B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Umformen und/oder Vergüten von Blechbauteilen sowie damit hergestelltes Blechformteil
DE102009032435B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines querfließgepressten Verbundkörpers und querfließgepresster Verbundkörper
DE102014118363A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Lenkers und Lenker
DE102018209878A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Radschüssel
WO2019201722A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer felge
EP3296104B1 (de) Verfahren zur herstellung eines karosseriebauteils mit reduzierter rissneigung
EP3678795A1 (de) Verfahren zur herstellung eines bauteils und werkzeug dafür
EP2708294B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Torsionsprofils
DE102015121664B4 (de) Vorrichtung zur umformenden Herstellung von Blechteilen und Verfahren zur Herstellung eines Blechformteils
DE102014203767A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Fahrzeugbauteilen

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee