DE102014222576B4 - Wishbone with ball joint in press-in connection - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung eines Querlenkers eines Kraftfahrzeugs mit einer eine Öffnung zur Aufnahme eines Kugelgelenks (4) aufweisenden Einrichtung (1), umfassend die Schritte:- Bereitstellen eines Blechs als Ausgangsmaterial,- Bereitstellen eines Werkzeug zum Schneiden und Umformen des ausgeschnittenen Blechs,- Schneiden einer der Grundform des Querlenkers entsprechenden Form aus dem Blech,- Umformen des ausgeschnittenen Blechs zu einem Querlenker mit allen Lenkerelementen, umfassend eine Einrichtung (1) zur Aufnahme eines Kugelgelenks (4),- Abtrennen von Material von der Innenseite der Wand (9a) der Einrichtung (1) in dem für einen kraftschlüssigen Kontakt mit dem Kugelgelenk (4) vorgesehenen Bereich, dadurch charakterisiert, dass zusätzlich der Schritt umfasst ist:- Zurückstauchen des Übergangsbereiches (10b) des Einpresssitzes von der horizontalen Ebene der Oberfläche des Querlenkers (8) zur senkrecht dazu angeordneten Innenseite der Wand der Einrichtung (1).Method for producing a wishbone of a motor vehicle with a device (1) having an opening for receiving a ball joint (4), comprising the steps: - providing a sheet metal as starting material, - providing a tool for cutting and forming the cut sheet metal, - cutting a the basic shape of the wishbone from the sheet metal,- forming the cut sheet metal into a wishbone with all link elements, comprising a device (1) for receiving a ball joint (4),- separating material from the inside of the wall (9a) of the device (1) in the area provided for frictional contact with the ball joint (4), characterized in that the step is additionally included: - upsetting the transition area (10b) of the press-fit seat from the horizontal plane of the surface of the wishbone (8) to the vertical to arranged inside of the wall of the device (1).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Querlenkers für eine Vorderradaufhängung eines Kraftfahrzeugs, wobei der Querlenker über ein Kugelgelenk in Einpressverbindung mit einem Radträger verbunden ist.The present invention relates to a method for producing a wishbone for a front wheel suspension of a motor vehicle, the wishbone being connected to a wheel carrier via a ball joint in a press-fit connection.
Radaufhängungen verbinden die Räder mit dem Fahrgestell oder der selbsttragenden Karosserie eines Kraftfahrzeugs. Einzelradaufhängungen bestehen im Gegensatz zu Starrachsen aus separaten Radaufhängungen zu den beiden Seiten eines zweispurigen Kraftfahrzeugs, so dass sich die Radstellungen auf den beiden Seiten nicht gegenseitig beeinflussen. Typischerweise sind Radaufhängungen aus sogenannten Lenkern aufgebaut, welche die Räder am Fahrgestell oder Karosserie horizontal fixieren. Dabei sind Querlenker wesentliche Bestandteile von Radaufhängungen, besonders von Vorderradaufhängungen. Ein Querlenker ist quer zur Fahrtrichtung eingebaut. Eine typische Form ist ein einschaliger Dreiecksquerlenker, bei dem zwei Anbindungsarme über Gummilager mit der Karosserie und ein Anbindungsarm über ein Gelenk, typischerweise ein Kugelgelenk, mit einem Radträger eines Rades verbunden sind (
Kugelgelenke nehmen Kräfte aus mehreren Richtungen auf und übertragen Kräfte in mehrere Richtungen. Sie bestehen im Wesentlichen aus einem Gelenkzapfen, an dessen einem Ende eine Kugel ausgebildet ist, einer die Kugel des Zapfens aufnehmenden Schale und sowie einem die Schale und Teile des Kugelzapfens aufnehmenden Gelenkgehäuse. Die Kugel des Kugelzapfens gleitet in der vorgespannten, dauergeschmierten Schale, welche durch das Gehäuse gegen Feuchtigkeit und Verschmutzung geschützt ist (
Die Verbindung des Kugelgelenkgehäuses mit einem entsprechenden Anbindungsarm kann z.B. durch eine Einpressverbindung, eine Schweißverbindung, eine Schraubverbindung, eine Nietverbindung u. ä. umgesetzt werden. Die Einpressverbindung ist dabei die kostengünstigste Variante. Ein Kugellager in einer Festhaltevorrichtung, in der das Gehäuse durch eine Einpressverbindung in einen hohlzylindrischen Bereich eingepasst ist, wird in der Druckschrift
Allerdings hat die Einpressverbindung den signifikanten Nachteil, dass sie im Vergleich mit anderen Verbindungsarten einen hohen räumlichen Bedarf hat. Der hohe räumliche Bedarf ist durch die große Materialdicke der Wandung des Einpresssitzes bedingt, und durch den dadurch bedingten großen Biegeradius des Materials. Typischerweise ist der Einpresssitz ein tiefgezogener Zylinder im Material des Lenkers. Durch den hohen räumlichen Bedarf muss das eingepresste Kugelgelenk zwangsläufig weiter innerhalb der Fahrzeugdimensionen angeordnet werden als bei anderen Methoden. Dies wiederum hat einen negativen Effekt auf das Lenkverhalten des Fahrzeugs, da der Lenkrollhalbmesser nicht optimal gestaltet werden kann. Ideal ist dabei eine möglichst nahe Anordnung der Einpressverbindung an Radträger und Bremsscheibe.However, the press-in connection has the significant disadvantage that it requires a lot of space compared to other types of connection. The large amount of space required is due to the large material thickness of the wall of the press-in seat and the resulting large bending radius of the material. Typically, the press fit is a deep drawn cylinder in the handlebar material. Due to the large amount of space required, the pressed-in ball joint must inevitably be arranged further within the vehicle dimensions than with other methods. This in turn has a negative effect on the steering behavior of the vehicle, since the steering roll radius cannot be designed optimally. It is ideal for the press-in connection to be arranged as close as possible to the wheel carrier and brake disc.
Es besteht damit die Aufgabe, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem ein Querlenker mit einer Einrichtung für die Aufnahme eines Kugelgelenks durch Einpressen hergestellt werden kann, die unter Nutzung des im Vergleich zu anderen Verbindungsarten kostengünstigen Vorteils dabei einen günstigeren räumlichen Bedarf als herkömmliche Einpressverbindungen aufweist und möglichst nah am Radträger angeordnet werden kann.The object is therefore to provide a method with which a wishbone with a device for accommodating a ball joint can be produced by pressing in, which has a more favorable spatial requirement than conventional press-in connections while using the advantage that is cost-effective compared to other types of connection and if possible can be arranged close to the wheel carrier.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus dem Nebenanspruch, den Unteransprüchen, den Figuren und den Ausführungsbeispielen.This object is solved by a method with the features of the main claim. Further advantageous embodiments of the invention result from the independent claim, the subclaims, the figures and the exemplary embodiments.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Querlenkers eines Kraftfahrzeugs mit einer eine Öffnung zur Aufnahme eines Kugelgelenks aufweisenden Einrichtung, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- - Bereitstellen eines Blechs als Ausgangsmaterial,
- - Bereitstellen eines Werkzeug zum Schneiden und Umformen des ausgeschnittenen Blechs,
- - Schneiden eines der Grundform des Querlenkers entsprechenden Form aus dem Blech,
- - Umformen des ausgeschnittenen Blechs zu einem Querlenker mit allen Lenkerelementen, umfassend eine Einrichtung zur Aufnahme eines Kugelgelenks,
- - Abtrennen von Material von der Innenseite der Wand der Einrichtung in dem für einen kraftschlüssigen Kontakt mit dem Kugelgelenk vorgesehenen Bereich.
- - Providing a sheet metal as starting material,
- - providing a tool for cutting and forming the cut sheet metal,
- - cut a shape corresponding to the basic shape of the control arm from the sheet metal,
- - Reshaping of the sheet metal that has been cut out to form a wishbone with all the link elements, comprising a device for accommodating a ball joint,
- - Cutting material from the inside of the wall of the device in the area intended for frictional contact with the ball joint.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorteilhaft, weil durch die Reduktion der Materialdicke durch ein auf ein Umformverfahren folgendes Abtrennverfahren ein verglichen mit herkömmlichen Einrichtungen verringerter Außendurchmesser der Einrichtung erzeugt werden kann. Der verringerte Außendurchmesser bewirkt einen geringeren räumlichen Bedarf der Einpressverbindung mit dem aufzunehmenden Kugelgelenk. Der Begriff des Außendurchmessers der Einrichtung bezieht sich auf die Breite der Einrichtung insgesamt, d. h. die äußeren Maße der Wandung der Einrichtung, besonders mit eingepresstem Kugelgelenk.The method according to the invention is advantageous because the reduction in the material thickness by a separating method that follows a forming method can produce a reduced outer diameter of the device compared to conventional devices. The reduced outer diameter means that the press-fit connection with the ball joint to be accommodated requires less space. The concept of the outside diameter of the device refers to the width of the device as a whole, ie the outer dimensions of the wall of the device, especially with the ball joint pressed in.
Vorzugsweise wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren ein einschaliger Querlenker hergestellt. Die Herstellung einschaliger Querlenker ist vorteilhafterweise kostengünstig, und einschalige Querlenker sind einfach, aber stabil strukturiert und zeichnen sich durch ein geringes Gewicht aus.A single-shell wishbone is preferably produced in the method according to the invention. The manufacture of single-shell wishbones is advantageously inexpensive, and single-shell wishbones have a simple but stable structure and are characterized by their low weight.
Das Ausgangsmaterial des Querlenkers und damit auch der Einrichtung ist vorzugsweise ein Blech, d. h. ein flaches Werkstück aus Metall. Das Ausgangsmaterial wird dabei als sogenanntes Blechcoil bereitgestellt, auf dem das Blech aufgewickelt ist. Aus dem Blech wird eine der Grundform des Querlenkers entsprechende Form, ein sogenannter Rohling, geschnitten. Die Lenkerelemente des Querlenkers sind dabei alle Element, die ein Lenker, besonders ein Querlenker, typischerweise aufweist, z.B. Spurstangen, Tragarme, Befestigungsvorrichtungen u.a. Der Querlenker und die Einrichtung werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren als einstückiges Blechelement hergestellt.The starting material of the wishbone and thus also of the device is preferably sheet metal, d. H. a flat piece of metal. The starting material is provided as a so-called sheet metal coil on which the sheet metal is wound. A shape corresponding to the basic shape of the wishbone, a so-called blank, is cut from the sheet metal. The link elements of the wishbone are all elements that a link, especially a wishbone, typically has, e.g.
Bevorzugt ist in dem erfindungsgemäßen Verfahren der für den kraftschlüssigen Kontakt mit dem Kugelgelenk vorgesehene Bereich die Öffnung der Einrichtung. Mit anderen Worten wird die Reduktion der Materialdicke der Wand im Bereich der Öffnung der Einrichtung erzeugt. Die Reduktion der Wanddicke kann aber auch in einem anderen Bereich der Einrichtung erzeugt werden, wenn der kraftschlüssige Kontakt mit dem Kugelgelenk dort stattfinden soll.In the method according to the invention, the area provided for the non-positive contact with the ball and socket joint is preferably the opening of the device. In other words, the material thickness of the wall is reduced in the area of the opening of the device. However, the reduction in wall thickness can also be produced in another area of the device if the non-positive contact with the ball and socket joint is to take place there.
Die Einrichtung wird bevorzugt durch ein Durchziehen eines Ziehstempels im Material des Querlenkers geformt. Dadurch entsteht ein sogenannter Blechdurchzug. Dieses Verfahren wird auch Kragenziehen genannt. Eine weitere Möglichkeit zur Formung der Einrichtung ist das Tiefziehen.The device is preferably formed by drawing a drawing die through the material of the wishbone. This creates a so-called sheet metal draft. This procedure is also called collar pulling. Another way of forming the device is deep drawing.
Die Wanddicke der Einrichtung wird bevorzugt durch Abspanen von Material von der Innenseite der Wand der Einrichtung reduziert. Dabei werden kleine Materialteile (Späne) von der Oberfläche der Innenseite abgehoben. Das Abspanen ist vergleichsweise als eine Art Hobeln vorstellbar.The wall thickness of the device is preferably reduced by machining material from the inside of the wall of the device. Small pieces of material (chips) are lifted off the surface of the inside. In comparison, chipping can be imagined as a kind of planing.
Bevorzugt wird für das Abtrennen des Materials mittels einer zylinderartigen Vorrichtung, besonders eines Stempels, durchgeführt. Es ist dabei vorteilhaft, wenn besonders ein spanabhebender Bereich der zylinderartigen Vorrichtung kreiszylinderförmig ausgebildet ist. Durch die kreiszylinderförmige Ausbildung kann in der ebenfalls runden Einrichtung gleichmäßig von allen Seiten Material von der Innenseite der Wand der Einrichtung abgespant werden.The material is preferably separated by means of a cylinder-like device, in particular a stamp. It is advantageous if, in particular, a cutting area of the cylinder-like device is designed in the shape of a circular cylinder. Due to the circular-cylindrical design, material can be cut off the inside of the wall of the device evenly from all sides in the device, which is also round.
Dabei ist der Durchmesser der zylinderartigen Vorrichtung, besonders des spanabhebenden Bereichs, größer als der Innendurchmesser des Durchzugs. Der Größenunterschied ist dabei nur geringfügig, so dass die zylinderartige Vorrichtung noch in der Einrichtung gegen geringen Widerstand gleiten kann, wobei es entsprechend kleine Mengen des Materials von der Innenseite der Wand der Einrichtung abhebt. Dabei können entsprechend des sich vergrößernden Innendurchmessers des Durchzugs zylinderartige Vorrichtungen mit verschiedenen, tendenziell größeren Durchmessern verwendet werden.In this case, the diameter of the cylinder-like device, in particular of the cutting area, is larger than the inner diameter of the passage. The difference in size is only slight, so that the cylinder-like device can still slide in the device against little resistance, lifting corresponding small amounts of material from the inside of the wall of the device. In this case, according to the increasing inner diameter of the passage, cylinder-like devices with different diameters, which tend to be larger, can be used.
Das Verfahren umfasst den zusätzlichen Schritt:
- - Zurückstauchen des Übergangsbereiches des Einpresssitzes von der horizontalen Ebene der Oberfläche des Querlenkers zur senkrecht dazu angeordneten Innenseite der Wand der Einrichtung.
- - Upsetting the transition area of the press-fit seat from the horizontal plane of the surface of the wishbone to the inside of the wall of the device arranged perpendicularly thereto.
Dabei wird der gerundete Übergangsbereich durch Kraftwirkung entgegen der Richtung z.B. des Durchzugs zurückgebogen. Dadurch wird der Radius des gerundeten Übergangsbereichs der Einrichtung vorteilhaft verringert, denn durch den geringeren Biegeradius verschiebt sich die maximale Höhe der vorgesehenen Einpressverbindung, d.h. Nähe zur Öffnung der Einrichtung bzw. zur Ebene der Oberfläche des Querlenkers. Auf diese Weise muss das Kugelgelenk weniger weit innerhalb des Einpresssitzes angebracht werden und wird der Lenkrollhalbmesser des mit dem Querlenker verbundenen Kraftfahrzeugrades günstig beeinflusst. Das Stauchen des Materials ist auch vorteilhaft, weil dadurch auch eine Materialverdichtung des Einpresssitzes bewirkt wird.The rounded transition area is bent back by force against the direction of e.g. the passage. This advantageously reduces the radius of the rounded transition area of the device, because the smaller bending radius shifts the maximum height of the intended press-fit connection, i.e. close to the opening of the device or to the plane of the surface of the wishbone. In this way, the ball joint has to be attached less far inside the press-in seat and the steering roll radius of the motor vehicle wheel connected to the wishbone is favorably influenced. The upsetting of the material is also advantageous because this also causes a compression of the material of the press-fit seat.
Weiterhin umfasst das Verfahren vorzugsweise den zusätzlichen Schritt:
- - Entfernen der in radialer Richtung außen von der Öffnung liegenden Bereiche der Einrichtung.
- - Removal of the areas of the device lying outside of the opening in the radial direction.
Durch die Abtrennung nichtbenötigten Materials werden vorteilhafterweise der Außendurchmesser der Einrichtung und damit deren räumlicher Bedarf weiter reduziert.By separating off material that is not required, the outer diameter of the device and thus its space requirements are advantageously further reduced.
Die Erfindung wird anhand der Figuren näher beschrieben. Es zeigen
-
1 eine Querschnittsansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Querlenkers mit einem eingepressten Kugelgelenk in einer Einrichtung zur Aufnahme des Kugelgelenks. -
2 eine Querschnittsansicht einer beispielhaften Ausführungsform der Einrichtung gemäß1 . -
3 eine Querschnittsansicht einer beispielhaften Ausführungsform der Einrichtung gemäß1 . -
4 eine Querschnittsansicht der Einrichtung gemäß1 . -
5 eine angeschnittene Ansicht der Einrichtung gemäß1 . -
6 ein Fließdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 a cross-sectional view of an exemplary embodiment of a wishbone according to the invention with a pressed Ball joint in a device for receiving the ball joint. -
2 FIG. 12 shows a cross-sectional view of an exemplary embodiment of the device according to FIG1 . -
3 FIG. 12 shows a cross-sectional view of an exemplary embodiment of the device according to FIG1 . -
4 a cross-sectional view of the device according to FIG1 . -
5 a sectional view of the device according to FIG1 . -
6 a flow chart of an exemplary embodiment of the method according to the invention.
In der Darstellung von
Die Einrichtung 1 ist z.B. als Blechdurchzug durch die Umformmethode Kragenziehen herstellbar, wodurch eine Form wie in
Dabei entsteht am Übergang zwischen der horizontalen Ebene der Oberfläche des Querlenkers 8 und der zur Oberfläche des Querlenkers 8 senkrechten Innenseite der Wand 9a der Einrichtung 1 eine Rundung bzw. gerundeter Übergangsbereich 10a, dessen unterer Abschluss, markiert durch die Linie 12, die maximale Höhe der vorgesehenen Einpressverbindung definiert.At the transition between the horizontal plane of the surface of the wishbone 8 and the inside of the
In
In von
Außenstehendes Material 11 wird entfernt, soweit es nicht zur Stabilität der Einrichtung 1 und des Querlenkers benötigt wird. Die Entfernung des außenstehenden Materials 11 wird bevorzugt durch Stanzen ausgeführt.
In
In einer beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens wird gemäß der Darstellung in
In einem weiteren Schritt S3 wird eine der Grundform des herzustellenden Querlenkers entsprechende Form aus dem Blech ausgeschnitten. Dabei werden die Dimensionen der auszuschneidenden Form, auch als Rohling bezeichnet, so bemessen, dass alle umzuformenden und nicht umzuformenden Bereiche des Querlenkers in dieser Form erfasst sind. Der Rohling wird aus dem Blech bevorzugt durch Stanzen ausgeschnitten, also ausgestanzt.In a further step S3, a shape corresponding to the basic shape of the wishbone to be produced is cut out of the sheet metal. The dimensions of the shape to be cut out, also referred to as a blank, are dimensioned in such a way that all areas of the control arm that are to be shaped and those that are not are included in this shape. The blank is preferably cut out of the sheet metal by punching, ie punched out.
In Schritt S4 wird der Rohling bzw. das Blech in dem Werkzeug zu einem Querlenker mit allen Lenkerelementen mit einer Einrichtung 1 zur Aufnahme eines Kugelgelenks 4 umgeformt. Dabei wird die Einrichtung 1 bevorzugt durch Kragenziehen geformt. Alternativ ist die Einrichtung 1 beispielsweise durch Tiefziehen formbar.In
In Schritt S5 wird das Material der Einrichtung 1, besonders im gerundeten Übergangsbereich 10a der Einrichtung 1 von der horizontalen Ebene der Oberfläche des Querlenkers 8 zur senkrecht dazu angeordneten Innenseite der Wand der Einrichtung 9a, zurückgestaucht. Dazu wird der Übergangsbereich 10a durch Kraftwirkung aus der Richtung der Einrichtung in die Richtung der Öffnung der Einrichtung 2, also aus der Einrichtung 1 heraus, im Grunde zurückgebogen. Dieses Zurückstauchen kann ebenfalls in dem o.g. Werkzeug durchgeführt werden. Der Radius des Übergangsbereiches 10a wird dabei zum Radius des zurückgestauchten Übergangsbereichs 10b verringert.In step S5, the material of the
In Schritt S6 wird durch Bewegung der zylinderartigen Vorrichtung 20 in der Einrichtung 1 Material von der Innenseite der Wand der Einrichtung 9a in Form von Spänen abgehoben. Dies wird solange durchgeführt, bis eine gewünschte Erweiterung des Innendurchmessers der Einrichtung 1 erreicht ist. Der Schritt S6 kann auch vor dem Schritt S5 ausgeführt werden.In step S6, by moving the cylinder-
Für einen Fachmann naheliegende Abwandlungen und Änderungen der Erfindung fallen unter den Schutzumfang der Patentansprüche.Modifications and changes to the invention that are obvious to a person skilled in the art fall within the scope of the patent claims.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Einrichtungfurnishings
- 22
- Öffnung der Einrichtungopening of the facility
- 33
- Verstärkungsstrukturreinforcement structure
- 44
- Kugelgelenkball joint
- 5a5a
- Zapfen des KugelgelenksBall joint pivot
- 5b5b
- Kugel des Kugelgelenksball of the ball joint
- 66
- Schale des KugelgelenksBall joint shell
- 77
- Gehäuse des KugelgelenksBall joint housing
- 88th
- horizontale Ebene der Oberfläche des Querlenkershorizontal plane of the surface of the wishbone
- 9a9a
- Innenseite der Wand des EinrichtungInside of the wall of the facility
- 9b9b
- Außenseite der Wand des EinrichtungExterior of the wall of the facility
- 10a10a
- gerundeter Übergangsbereich der Einrichtungrounded transition area of the device
- 10b10b
- zurückgestauchter Übergangsbereich des Einrichtungrepressed transition area of the facility
- 1111
- außenstehendes Material der Einrichtungoutside material of the facility
- 1212
- maximale Höhe der Einpressverbindungmaximum height of the press-in connection
- 1313
- Außendimension der EinpressverbindungOutside dimension of the press-in connection
- 1414
- Indikation der Entfernung vom Zentrum des Kugelgelenks zum Außendurchmesser der EinrichtungIndication of the distance from the center of the ball joint to the outer diameter of the device
- 2020
- zylinderartige Vorrichtungcylinder-like device
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