DE102022107298A1

DE102022107298A1 - Fahrwerkskomponente mit einer Aufnahme für ein Elastomerlager

Info

Publication number: DE102022107298A1
Application number: DE102022107298.3A
Authority: DE
Inventors: Erik Hochapfel; Thomas Prus-Thorns; Jürgen Hummelt
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2022-03-28
Filing date: 2022-03-28
Publication date: 2023-09-28
Also published as: US20230303173A1; CN116811498A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrwerkskomponente mit einer Aufnahme 4 für ein Elastomerlager. Die Aufnahme 4 weist einen ersten Zylinderabschnitt 15 und einen zweiten Zylinderabschnitt 16 auf, wobei der erste Zylinderabschnitt 15 durch einen Durchzug 17 und der zweite Zylinderabschnitt 16 durch eine Hülse 18 gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrwerkskomponente gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.
Das Fahrwerk ist ein wichtiger Bestandteil eines Kraftfahrzeugs. Es ist für den Insassenkomfort verantwortlich und liefert einen wesentlichen Beitrag zur Fahrdynamik und Sicherheit, indem es dafür sorgt, dass die Kräfte, die in den Kontaktzonen zwischen Fahrbahn und Reifen entstehen, immer optimal übertragen werden. Das Fahrwerk ist dabei ein komplexer Verbund von Fahrwerkskomponenten, die der Verbindung der Karosserie zur Fahrbahn dienen.
Fahrwerkskomponenten werden im Kraftfahrzeug oftmals über Lager mit der Karosserie, Antriebskomponenten oder anderen Fahrwerkskomponenten verbunden. In der Regel werden Elastomerlager in Fahrwerken für Kraftfahrzeuge eingesetzt. Sie werden an den Verbindungsstellen zur Fahrzeugkarosserie, zum Getriebe, zur Antriebseinheit oder an Fahrwerkslenkern angebracht, um beispielsweise die Schwingungen bzw. Geräusche des Differentials zu entkoppeln. Elastomerlager können Kräfte durch Verformung des Elastomers aufnehmen und werden mit der Außenhülse in eine entsprechend vorbereitete Aufnahme der Fahrwerkskomponente eingepresst.
Im Stand der Technik werden Hülsen zur Aufnahme der Elastomerlager verwendet, wie durch die DE 10 2019 131 716 B4 offenbart. Die Hülsen können beispielsweise aus einem Rohrabschnitt hergestellt sein oder als geschlitzte oder eingerollte Hülse ausgeführt sein. Die Hülsen werden an die Fahrzeugkomponente gefügt oder in Form von separaten Bauteilen, zum Beispiel als Schmiedebauteil, an die Fahrzeugkomponente angenietet oder angeschraubt. Um die Hülsen stoffschlüssig zu fügen, ist ein ausreichender Freiraum, beispielsweise für ein Schweißaggregat, zu gewährleisten und zusätzlich ein entsprechender Überstand zur Ausbildung der Schweißnaht konstruktiv vorzusehen. Bei komplexen Bauräumen kann diese Anforderung zu großen Einschränkungen im Design führen.
Alternativ kann die Aufnahme als beidseitiger Durchzug ausgeführt sein, wie in der DE 10 2016 107 155 A1 und der DE 10 2011 052 398 B4 gezeigt. Ein Durchzug in einem Werkstück kann beispielsweise durch ein Stanz-, Bohr-, Rollier- oder Spreizverfahren geformt werden. Bei einem Durchzug entfällt somit die Anbindung mittels fügen. Die Ausführung des Durchzuges ist fertigungstechnisch anspruchsvoll und auf eine maximale Tiefe der Durchzugskragen beschränkt. Dies ist ein Nachteil gegenüber der Hülsenlösung, bei der die Tiefe der Aufnahme nicht beschränkt ist. Im Fahrwerksbereich sind heute Durchzugstiefen zwischen 18 mm und 20 mm üblich. Elastomerlager weisen oftmals eine Höhe von über 60 mm auf. Der Durchzug limitiert somit die Höhe des Elastomerlagers, oder ein Abstand zwischen den Durchzügen entsteht, der den sicheren Halt der Elastomerlager negativ beeinflussen und zu Fertigungsproblemen führen kann. Aufgrund der nicht beliebig tief verformbaren Durchzugskragen wird die Reibfläche zum Elastomerlager und damit die maximal wirksame Auspresskraft reduziert.
Der Erfindung liegt daher, ausgehend vom Stand der Technik, die Aufgabe zugrunde, eine Fahrwerkskomponente mit einer verbesserten Aufnahme für ein Elastomerlager zu schaffen, die eine hohe Reibfläche zwischen dem Elastomerlager und der Aufnahme gewährleistet und zugleich möglichst wenig Fügeoperationen erfordert, sodass die Aufnahme auch in Bauräumen mit begrenztem Freiraum umgesetzt werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einer Fahrwerkskomponente mit einer Aufnahme für ein Elastomerlager gemäß Anspruch 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Fahrwerkskomponente mit einer Aufnahme für ein Elastomerlager sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ausgestaltungen und Modifikationen von Merkmalen der erfindungsgemäßen Fahrwerkskomponente mit einer Aufnahme für ein Elastomerlager, die einzeln oder in Kombination die Erfindung in technisch vorteilhafter Weise ausgestalten oder weiterbilden, ergeben sich auch aus der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.
Bei einer Fahrwerkskomponente handelt es sich beispielsweise um einen Achsträger, Längsträger, Querträger oder Dreieckslenker. Die Aufnahme der Fahrwerkskomponente weist einen ersten und einen zweiten Zylinderabschnitt auf, wobei der erste Zylinderabschnitt durch einen Durchzug und der zweite Zylinderabschnitt durch eine Hülse gebildet ist.
Die erfindungsgemäße Fahrwerkskomponente ist vorzugsweise aus einer oder mehreren Blechschalen gebildet, besonders bevorzugt aus zwei Blechschalen. Die beiden Blechschalen sind zur Fahrwerkskomponente zusammengesetzt und an bzw. entlang der sich kontaktierenden Schenkel gefügt. Die Blechschalen bilden zumindest stellenweise ein Hohlprofil. Der Durchzug ist vorzugsweise materialeinheitlicher Bestandteil einer ersten Blechschale. Die Hülse ist vorzugsweise stoffschlüssig mit einer zweiten Blechschale gefügt. Die Hülse kann beispielsweise als geschlitztes, perforiertes, mehrlagiges gerolltes oder längsgefügtes Blech/Rohr ausgebildet sein.
Der Durchzug und die Hülse sind vorzugsweise auf einer gemeinsamen Mittellängsachse angeordnet. Das innenliegende Ende der Hülse und der Kragen des Durchzugs liegen vorzugsweise stirnseitig gegenüber, insbesondere liegen sie an. Der Spaltabstand liegt bevorzugt zwischen 0,1 und 10 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,2 und 5 mm und ganz besonders bevorzugt zwischen 0,3 und 3 mm.
Die notwendige Baulänge der Aufnahme ist an das Elastomerlager anpassbar, insbesondere durch die Anpassung der Hülsenlänge oder der Tiefe des Durchzugs. Ferner ist die Aufnahme durch den Abstand zwischen den Stirnseiten der Hülse und des Kragens an die Höhe des Elastomerlagers anpassbar.
Durch die Kombination von Hülse und Durchzug ist eine hohe Reibfläche der Aufnahme mit dem Elastomerlager gewährleistet. Zugleich kann auf bauraumkritische Stellen reagiert werden, da eine der zwei Fügeoperationen im Vergleich zur reinen Hülsenlösung entfallen kann. Die Hülse wird kürzer und damit kostengünstiger gegenüber der reinen Hülsenlösung. Der Durchzug kann in einer Tiefe ausgeführt werden, die fertigungstechnisch unkritisch und kosteneffizient ist. Die Kombination von Hülse und Durchzug ist für viele Aufnahmen von Fahrwerkskomponenten einsetzbar, insbesondere für Achsträger und Dreieckssowie Querlenker.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Aufnahme ist die Hülse vollumfänglich im Bereich einer Öffnung der zweiten Blechschale mit der zweiten Blechschale gefügt, insbesondere verschweißt. Die Öffnung ist bevorzugt kreisrund oder oval. Alternativ kann die Hülse auch im Bereich einer teilkreisförmigen Öffnung der zweiten Blechschale, beispielsweise ein Halbkreis, stoffschlüssig mit der zweiten Blechschale gefügt sein, insbesondere durch eine Schweißnaht und vorzugsweise am Ende eines Querlenkerschenkels. Die Öffnung der zweiten Blechschale kann in einer Vertiefung angeordnet sein, sodass das äußere Ende der gefügten Hülse nicht über die Oberfläche der zweiten Blechschale hinausragt, beziehungsweise bündig mit ihr abschließt. Hierbei wird unter der Oberfläche der zweiten Blechschale der Abschnitt um das Elastomerlager verstanden. Davon unbenommen kann die zweite Blechschale, in einem vom Elastomerlager mindesten 200 mm entfernten Abschnitt, beispielsweise an einem entgegengesetzten Ende der Fahrwerkskomponente, auch vertieft ausgebildet sein.
In einer weiteren Ausführungsform der Aufnahme können das innenliegende Ende der Hülse und der Kragen des Durchzugs bereichsweise überlappen und insbesondere kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbunden sein. Die Aufnahme ist durch die Höhe der Überlappung zwischen Hülse und Kragen an die Höhe des Elastomerlagers anpassbar.
Bevorzugt kommen als Werkstoff für die Fahrwerkskomponente Bleche aus einer Stahllegierung zur Anwendung. Die Hülse besteht vorzugsweise aus einem von den Blechschalen verschiedenen Werkstoff, vorzugsweise aber auch einem Stahlwerkstoff. Die Blechschalen können auch maßgeschneiderte Eigenschaften aufweisen, beispielsweise im Hinblick auf mechanische Kennwerte oder Wanddicken. Die Fahrwerkskomponente ist bevorzugt lackiert. Die Fahrwerkskomponente kann eine Korrosionsschutzbeschichtung aufweisen.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fahrwerkskomponente als Teil eines Achsträgers in einer Perspektive;
2 eine perspektivische Frontansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Aufnahme;
3 eine Frontansicht einer zweiten Ausführungsform der Aufnahme;
4 eine Frontansicht einer dritten Ausführungsform der Aufnahme;
5 eine Frontansicht einer vierten Ausführungsform der Aufnahme und
6 eine perspektivische Ansicht einer fünften Ausführungsform der Aufnahme.

Die 1 zeigt Fahrwerkskomponenten in Form von zwei Längsträgern 1, 2, die Bestandteil eines Achsträgers 3 sind. Die Längsträger 1, 2 werden durch zwei Querträger 4, 5 miteinander verbunden.
Die Fahrwerkskomponenten werden aus einem Grundkörper 6, 7 gebildet. Der Grundkörper 6, 7 ist aus zwei Blechschalen 8, 9 zusammengesetzt. Die Blechschalen 8, 9 sind presstechnisch geformt und in der Bildebene mit Ausnahme von sich überlappenden Fügebereichen übereinander angeordnet.
An einem, in Fahrrichtung des Kraftfahrzeugs, hinteren Ende 10 des Grundkörpers 6, 7 ist jeweils eine erfindungsgemäße Aufnahme 11 angeordnet. An einem vorderen Ende 12 ist eine dem Stand der Technik entsprechende Lageraufnahme 13 vorgesehen. Die Lageraufnahmen 13 sind in im Ausführungsbespiel in 1 gemäß dem Stand der Technik als lange Hülsen 14 ausgeführt. Die langen Hülsen 14 sind mit den Blechschalen 8, 9 des Grundkörpers 6, 7 gefügt. Die Aufnahmen 11 weisen gemäß der Erfindung einen ersten Zylinderabschnitt 15 und einen zweiten Zylinderabschnitt 16 auf, wobei der erste Zylinderabschnitt 15 durch einen Durchzug 17 der ersten Blechschale 8 und der zweite Zylinderabschnitt 16 durch eine Hülse 18 gebildet ist. Die Hülse 18 des zweiten Zylinderabschnitts 16 ist mit der zweiten Blechschale 9 gefügt.
Die 2 zeigt die Detailansicht einer erfindungsgemäßen Aufnahme 11 für ein Elastomerlager. Der Durchzug 17 und die Hülse 18 sind auf einer gemeinsamen Mittellängsachse 19 angeordnet. Das innenliegende Ende 20 der Hülse 18 und der Kragen 21 des Durchzugs 17 liegen stirnseitig an. Die Höhe h1 der Aufnahme 11 ist durch die Höhe h2 des Kragens 21 des Durchzugs 17 und durch die Höhe h3 der Hülse 18 an das Elastomerlager anpassbar.
Die 3 bis 6 zeigen unterschiedliche Ausführungsvarianten der Aufnahme 22, 23, 24, 25 für das Elastomerlager.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung in Form der Aufnahme 22, in der das innenliegende Ende 20 der Hülse 18 und der Kragen 21 des Durchzugs 17 bereichsweise überlappen und kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Die Höhe h4 der Aufnahme 22 ist durch die Höhe h5 der Überlappung an das Elastomerlager anpassbar.
4 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung in Form der Aufnahme 23, in der das innenliegende Ende 20 der Hülse 18 und der Kragen 21 des Durchzugs 17 stirnseitig gegenüberliegen. Die Höhe h6 der Aufnahme 23 ist über den Spaltabstand h7 zwischen dem innenliegenden Ende 20 der Hülse 18 und dem Kragen 21 des Durchzugs 17 an das Elastomerlager anpassbar.
Wie in 5 dargestellt ist, kann in einer vierten Ausführungsform der Erfindung in Form der Aufnahme 24 die Öffnung 26 der zweiten Blechschale 9 in einer Vertiefung 27 angeordnet sein, sodass das äußere Ende 28 der gefügten Hülse 18 nicht über die Oberfläche 29 der zweiten Blechschale 9 hinausragt.
6 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Erfindung in Form der Aufnahme 25, in der die Hülse 18 im Bereich einer halbkreisförmigen Öffnung 30 der zweiten Blechschale 9 mit einer Halbkreis-Schweißnaht stoffschlüssig mit der zweiten Blechschale 9 gefügt ist.
Bezugszeichen:

1: Längsträger
2: Längsträger
3: Achsträger
4: Querträger
5: Querträger
6: Grundkörper
7: Grundkörper
8: Blechschale
9: Blechschale
10: vorderes Ende des Grundkörpers
11: Aufnahme
12: hinteres Ende des Grundkörpers
13: Lageraufnahme
14: lange Hülse
15: erster Zylinderabschnitt
16: zweiter Zylinderabschnitt
17: Durchzug
18: Hülse
19: Mittellängsachse
20: innenliegendes Ende der Hülse
21: Kragen
22: Aufnahme
23: Aufnahme
24: Aufnahme
25: Aufnahme
26: Öffnung der Blechschale
27: Vertiefung
28: äußere Ende der Hülse
29: Oberfläche der Blechschale
30: teilkreisförmige Öffnung der Blechschale

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102019131716 B4 [0004]
DE 102016107155 A1 [0005]
DE 102011052398 B4 [0005]

Claims

Fahrwerkskomponente mit einer Aufnahme (4, 22, 23, 24, 25) für ein Elastomerlager, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (4, 22, 23, 24, 25) einen ersten Zylinderabschnitt (15) und einen zweiten Zylinderabschnitt (16) aufweist, wobei der erste Zylinderabschnitt (15) durch einen Durchzug (17) und der zweite Zylinderabschnitt (16) durch eine Hülse (18) gebildet ist.
Fahrwerkskomponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrwerkskomponente aus Blechschalen (8, 9), insbesondere aus zwei Blechschalen (8, 9), gebildet ist.
Fahrwerkskomponente nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchzug (17) materialeinheitlicher Bestandteil einer ersten Blechschale (8) ist.
Fahrwerkskomponente nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (18) stoffschlüssig mit einer zweiten Blechschale (9) gefügt ist.
Fahrwerkskomponente nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (18) im Bereich einer Öffnung (26) der zweiten Blechschale (9) mit der zweiten Blechschale (9) gefügt, insbesondere verschweißt ist.
Fahrwerkskomponente nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (18) im Bereich einer teilkreisförmigen Öffnung (30) der zweiten Blechschale (9) mit der zweiten Blechschale (9) gefügt, insbesondere verschweißt ist.
Fahrwerkskomponente nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (26) der zweiten Blechschale (9) in einer Vertiefung (27) angeordnet ist, sodass das äußere Ende (28) der gefügten Hülse (18) nicht über die Oberfläche (29) der zweiten Blechschale (9) hinausragt.
Fahrwerkskomponente nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchzug (17) und die Hülse (18) auf einer gemeinsamen Mittellängsachse (19) angeordnet sind.
Fahrwerkskomponente nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das innenliegende Ende (20) der Hülse (18) und ein Kragen (21) des Durchzugs (17) bereichsweise überlappen und kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbunden sind.
Fahrwerkskomponente nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (18) und der Kragen (21) des Durchzugs (17) stirnseitig gegenüberliegen, insbesondere mit einem Spaltabstand (h7).
Fahrwerkskomponente nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchzug (17) von der ersten Blechschale (8) in Richtung der Hülse (18) und der zweiten Blechschale (9) vorsteht.
Fahrwerkskomponente nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrwerkskomponente der Lenker, Achsrahmen oder Motorrahmen eines Kraftfahrzeugs beziehungsweise ein Teil davon ist.