DE112005002470T5

DE112005002470T5 - Aluminium-Kontrollarm und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE112005002470T5
Application number: DE112005002470T
Authority: DE
Inventors: Trygve Ruste
Original assignee: Raufoss Technology AS
Current assignee: Raufoss Development No AS
Priority date: 2004-10-27
Filing date: 2005-10-27
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2025-10-28
Also published as: NO20044636L; NO20044636D0; DE112005002470B4; WO2006046876A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Kontrollarms für eine Radaufhängungsanordnung in einem Fahrzeug, der eine Federeinheit tragen soll,
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Schneiden einer geraden Länge bzw. eines geraden Stücks eines Aluminium-Profils, das zwei parallele, geschlossene Kanäle (1, 2) hat, die durch eine Brücke (3) verbunden sind,
Strecken und Biegen des Profils zu einem Bogen,
Zusammenpressen des Profils an den Endbereichen,
Ausbilden eines Sitzes für die Federeinheit in der Brücke (3) durch Pressen, und Ausbilden von Befestigungslöchern in den Endbereichen des Profils.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kontrollarm in der hinteren Radaufhängung in einem Fahrzeug, und insbesondere auf einen lang gestreckten, hinteren Kontrollarm, der das untere Element in einer mehrgliedrigen Hinterradaufhängung ist, und ganz speziell auf einen unteren Arm, der eine Feder oder Feder/Dämpfer-Einheit trägt.
Stand der Technik
Heute ziehen es Kraftfahrzeughersteller vor, Stahl-Komponenten durch entsprechende Aluminium-Komponenten zu ersetzen, um das Gewicht der Fahrzeuge niedrig zu halten. Es ist insbesondere wichtig, das Gewicht der beweglichen Teile in den Radaufhängungs-Komponenten zu verringern. Aluminium bietet sich besonders gut für diese Anwendung an, da es ein geringes Gewicht hat, beständig gegen Korrosion und sehr duktil ist.
Aus der älteren norwegischen Patentanmeldung No. 1999 5376 der Anmelderin ist ein hinterer Kontrollarm bekannt, der aus einem extrudierten Aluminiumprofil hergestellt ist, das speziell für diesen Zweck ausgelegt ist. Dieser Kontrollarm hat mehrere Vorteile, von denen einer darauf beruht, dass er in Standard-Maschinen für die Kaltverformung hergestellt werden kann, wodurch man aufwendigere Verfahren wie Schweißen, Hydroformen usw. vermeiden kann. Obwohl sich dieser Arm auf dem Markt als Erfolg herausgestellt hat, liegt ein Nachteil darin, dass die Feder auf der oberen Oberfläche des Arms befestigt ist.
Es sind mehrere herkömmliche Kontroll- bzw. Steuerarme bekannt, die aus Stahl hergestellt sind, bei denen die Feder in einer Aussparung in dem Arm angebracht ist. Dies hat den Vor teil, dass die Feder nicht zu weit in das Kraftfahrzeug-Chassis vorstehen wird, d.h., der obere Befestigungspunkt kann abgesenkt werden, wodurch mehr Raum im Kofferraum zur Verfügung steht. Diese Stahl-Komponente kann jedoch nicht leicht als Aluminium-Kopie ausgeführt werden. Ein solcher Arm wird aus mehreren, einzelnen Stücken aus gestanztem Blechmetall herstellt, die miteinander verschweißt werden. Es ist nicht sinnvoll, mit dieser Technik einen Aluminiumarm herzustellen, und zwar wegen der erforderlichen Schweißvorgänge. Schweißen von Aluminium ist ein delikates Verfahren, das weitgehend vermieden werden sollte, zumindest unter Berücksichtigung der Serienfertigung.
Großserienherstellung verlangt die Verwendung von Schweißrobotern. Und das automatisierte Schweißen von Aluminium ist kompliziert:

– Der Vorgang muss in einer inerten Atmosphäre durchgeführt werden.
– Der Vorgang ändert die Eigenschaften des Materials in der Schweißnaht, deren Festigkeit ungünstig beeinflusst wird. Um die erforderliche Festigkeit zu erhalten, müssen die Materialabmessungen erhöht werden, was wiederum die Komponenten schwerer macht. Und Einsparen von Gewicht war ein Grund für die Verwendung von Aluminium.
– Die Teile, die zusammengeschweißt werden sollen, müssen sehr eng aneinander angepasst sein; der maximale zulässige Spalt zwischen den Teilen beträgt ungefähr 0,2 mm. Um solche engen Toleranzen zu erzielen, müssen die einzelnen Teile mit großer Sorgfalt hergestellt werden, was möglicherweise spezielle Techniken involviert, wie beispielsweise Hydro-Formen. Diese Faktoren tragen dazu bei, dass geschweißte Aluminium-Aufhängungsteile sehr kostspielig sind.

Es besteht die Herausforderung, Aufhängungsteile aus Aluminium zu einem wettbewerbsfähigen Preis herzustellen, da die Materialkosten im Vergleich mit Stahl höher sind. Die Antwort auf diese Herausforderung ist ist, alternative Herstellungsverfahren zu finden, die mit geringeren Kosten verbunden sind.
Kurze Zusammenfassung der Erfindung
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Kontrollarm aus Aluminium zu schaffen, der eine Platz sparende Befestigung einer Feder oder einer Feder/Dämpfer-Einheit ermöglicht.
Es ist ein weiteres Ziel, diesen Arm durch kosteneffektive Verfahren zu erzeugen und effektiv die Eigenschaften des Aluminiums auszunutzen, um einen Arm großer Festigkeit zu erhalten.
Es ist ein weiteres Ziel, den Arm in einem Kaltverfahren herzustellen, das nur die externen Standard-Formverfahren involviert wie Schneiden, Streckbiegen, Lochstanzen etc.
Diese Aufgaben werden bei einem Verfahren zur Herstellung eines Kontrollarms, wie es in Anspruch 1 beansprucht wird, und einem Arm, wie er in dem folgenden Anspruch 3 beansprucht wird, erreicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nun im Detail unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, in denen
1a und 1b einen herkömmlichen Stahl-Kontrollarm in einer Aussparung für die Befestigung einer Federeinheit und die einzelnen Komponenten des Arms zeigen.
2 zeigt im Querschnitt ein extrudiertes Aluminium-Profil, das besonders für die die Herstellung eines Kontrollarms gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet ist.
3a-d zeigen die Herstellung eines Kontrollarms gemäß der vorliegenden Erfindung in fünf Schritten.
4 zeigt das fertige Produkt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
In 1b ist ein herkömmlicher Kontrollarm dargestellt. Der Arm wird aus einem oberen und einem unteren Hauptelement hergestellt, das in 1a dargestellt ist. Ein Metallblech wird gestanzt und in das jeweilige geformte Element gepresst. Das obere Element enthält eine Öffnung, die eine Feder aufnehmen soll. Das untere Element enthält einen entsprechenden „Trog" bzw. „Vertiefung", in dem bzw. der die Feder sitzen soll. Die Elemente werden nacheinander zusammengeschweißt, wie in 1b dargestellt ist. Diese teilweise hohle Konstruktion ist notwendig, um die benötigte Festigkeit zu erzielen. Zusätzliche Elemente werden auf das obere und untere Element geschweißt.
In 2 ist ein spezielles Profil gezeigt, das aus Aluminium hoher Festigkeit extrudiert wird. Das Profil enthält zwei Seitenkanäle 1, 2, die im Querschnitt geschlossen sind. Die Kanäle 1, 2 sind durch eine breite Brücke 3 verbunden. Die Brücke 3 sollte breit genug gemacht werden, um das untere Ende der Feder zu halten, d.h. sie definiert die maximale Breite des Federsitzes.
In den Figuren ist die Brücke 3 zwischen den unteren äußeren Enden der Kanäle 1, 2 angeordnet. Die Brücke kann jedoch in gleicher Weise beispielsweise in der Mitte der Seitenkanäle positioniert werden, die ein binokularartiges Profil bilden. Der wesentliche Punkt ist, ein Profil mit Kanälen und einer Verbindungsbrücke zu verwenden, die als einziges Stück extrudiert werden.
Der Arm wird in einem Verfahren mit fünf Schritten hergestellt, die in den 3a-e dargestellt sind.
3a zeigt den ersten Schritt in dem Herstellungsverfahren. Ein geeignetes, gerades Stück Aluminiumprofil wird aus einem Halbfabrikat-Profil geschnitten. In diesem Fall wird es bevorzugt, eine doppelte Länge zu schneiden, d.h., eine Länge, die zwei Arme überspannt, da dies während des folgenden Biegeverfahrens vorteilhaft ist, das in 3b gezeigt ist. Das Profil wird zu einem Bogen verbogen, während es gestreckt wird, um Knittern bzw. Falten an der Innenseite des Bogens zu vermeiden. Dann wird die Länge des Aluminium-Profils in zwei Stücke längs der Mittellinien zerschnitten.
Im Schritt c wird das Profil an den Enden zusammengepresst. Im Schritt d wird der Federsitz durch Pressen und Ausbilden eines Lochs geformt. Die Formen der Enden werden eingestellt, indem überflüssiges Material weggeschnitten wird. Eine Gabel wird an dem linken Ende ausgebildet. Das Verfahren wird in Schritt e durch Ausbilden von Befestigungslöchern an den Enden vervollständigt. Hülsen bzw. Muffen werden später in die Löcher eingesetzt.
Damit ist das Herstellverfahren im wesentlichen beendet, da keine weiteren Schritte für die Endbearbeitung erforderlich sind, wie bespielsweise Härten, Lackieren oder eine Anti-Korrosionsbehandlung. Das Verfahren ist sehr kompakt und involviert nur Kaltverarbeitungsschritte, d.h. kein Schweißen oder Schmieden. Es ist ein einfaches Verfahren, das mit Standard-Werkstatt-Werkzeugen ausgeführt werden kann.
Das Ergebnis des oben beschriebenen Verfahrens ist ein Kontrollarm, wie in 4 dargestellt ist. Der Arm enthält einen Sitz 42 für eine Federeinheit, die in einer unteren Brücke 41 angeordnet ist. Der Sitz befindet sich damit in einer Aussparung, die durch Verstärkungskanäle 43, 44 umgeben ist. Muffen bzw. Hülsen werden in die Befestigungslöcher 45, 46 an den Enden des Arms eingesetzt.
Im Vergleich mit dem herkömmlichen Aluminium-Kontrollarm, wie er aus der NO 1999 5376 A bekannt ist, hat der Arm, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, einen abgesenkten Befestigungssitz für die Feder. Im Vergleich mit dem herkömmlichen Stahlarm, wie er in 1 dargestellt ist, hat er ähnliche Festigkeits-Eigenschaften, im wesentlichen aufgrund der beiden Verstärkungskanäle. Das Gewicht ist typischer Weise um mehr als 50% reduziert.
Zusammenfassung
Ein Aluminium-Kontrollarm für die Radaufhängung eines Fahrzeugs wird beschrieben. Der Arm ist ein hinterer, unterer Arm für eine aus mehreren Gliedern bestehende Aufhängung und hat als charakteristisches Merkmal einen ausgesparten Befestigungssitz für eine Federeinheit. Der Arm wird aus einem speziell ausgelegten Aluminium-Profil hergestellt, wobei eine untere Brücke den Befestigungssitz für die Feder definiert; enge Seitenkanäle geben dem Arm Festigkeit.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Kontrollarms für eine Radaufhängungsanordnung in einem Fahrzeug, der eine Federeinheit tragen soll, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Schneiden einer geraden Länge bzw. eines geraden Stücks eines Aluminium-Profils, das zwei parallele, geschlossene Kanäle (1, 2) hat, die durch eine Brücke (3) verbunden sind, Strecken und Biegen des Profils zu einem Bogen, Zusammenpressen des Profils an den Endbereichen, Ausbilden eines Sitzes für die Federeinheit in der Brücke (3) durch Pressen, und Ausbilden von Befestigungslöchern in den Endbereichen des Profils.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Stanzen eines Lochs in dem mittleren Bereich des Befestigungssitzes für die Federeinheit.
Aluminium-Kontrollarm für eine Radaufhängungsanordnung in einem Fahrzeug, der eine Federeinheit tragen soll, wobei der Arm erst ein erstes und ein zweites Ende hat, gekennzeichnet durch einen Sitz (42) für die Federeinheit in einer Brücke (41), wobei der Sitz (42) zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des Arms angeordnet ist, durch einen Kanal (43) auf einer ersten Seite, der von dem ersten zu dem zweiten Ende des Arms verläuft und an dem Sitz (42) auf einer ersten Seite vorbeigeht, einen Kanal (44) auf einer zweiten Seite, der von dem ersten zu dem zweiten Ende des Arms verläuft und an dem Sitz (42) auf einer zweiten Seite vorbeigeht, wobei die ersten und zweiten Seitenkanäle (43, 44) durch die Brücke (41) verbunden sind, wobei der Arm an seinem ersten und seinem zweiten Ende zusammengepresst ist, wodurch verengte Befestigungspunkte definiert werden, und wobei die verengten Befestigungspunkte Befestigungslöcher (45, 46) enthalten.