技术领域
[0001] 本
发明涉及一种按照
专利权利要求1的前序部分中的特征的、用于设置在机动车上的横向导臂。
[0002] 此外,本发明涉及一种按照专利权利要求13的前序部分中的特征的、用于制造横向导臂的方法。
背景技术
[0003] 由
现有技术已知横向导臂,这些横向导臂使用在机动车的
车轮悬架上,以便相对于机动车
车身引导地
支撑车轮
支架。对此已知横向导臂的最为不同的实施方案,这些横向导臂作为
铸造构件或者也作为
焊接构件或者也作为板
型材制造。
[0004] 例如由DE102009008842A1已知一种横向导臂,该横向导臂作为一件式的
冲压构件由4至12mm厚的金属板压制。这样的导臂通过板材厚度所决定地构成为相当坚固的并且在使用
钢材的情况下由于材料的比重具有大的构件重量。
[0005] 但为了积极地影响机动车的行驶动态特性,机动车制造商尽
力在非簧载车轮
质量的一侧上使用尽可能轻的构件。
[0006] 此外,例如由DE102006051609A1已知一种横向导臂,该横向导臂构成为两件式的焊接构件,其中,两个壳体元件(Schalenelemente)形
锁合地彼此嵌入并且相互接合。这样的结构是相当耗费的,因为分开地制造两个相互不同的构件并且接着结合成一个构件,其中,尤其是在制造底盘构件时,对要达到的几何形状的
精度提出最高的要求。
[0007] 此外由DE102010006284A1已知一种横向导臂,该横向导臂构成为铸造件。为制造这样的横向导臂,这些横向导臂被浇铸在铸型(Formen)中、随后被冷却和接着被机械地特别是切削地加工,从而构成
轴承孔。虽然铸造构件能够有利地制造,但有时具有大的自重,其中,此外需要用于再加工的、耗费的机械措施。
发明内容
[0008] 因此,由现有技术出发本发明的任务在于,提供一种如下的横向导臂,该横向导臂尤其是从经济的
角度来说能成本有利地制造,同时具有高的精度和在小的构件重量的同时具有特别良好的强度特性。此外,本发明的任务在于描述一种用于制造这样的横向导臂的方法。
[0009] 按照本发明,先前所述的任务利用一种用于设置在机动车上的、按照专利权利要求1的特征的横向导臂来解决。
[0010] 此外,该任务的方法技术上的部分利用一种用于制造横向导臂的、带有专利权利要求13的特征的方法来解决。
[0011] 本发明的有利的实施方案是从属的专利权利要求的组成部分。
[0012] 按照本发明的任务利用一种用于设置在机动车上的横向导臂解决,该横向导臂具有两个用于容纳弹性轴承的轴承容纳部和具有弓形的、在各轴承容纳部之间延伸的中间区段,其解决方式为,所述横向导臂构成为一件式的并且材料统一的成形构件,其中,横向导臂在弓形的中间区段中在横截面中构成为空心型材。
[0013] 因此在本发明的范围内提供一种如下的横向导臂,该横向导臂特别是构成为金属成形构件、非常特别优选地由钢板制成的金属成形构件。尽管如此,通过弓形的中间区段,横向导臂能够保留其有时高度复杂的、用于将减震器、导臂杆或者类似的构件引导经过(vorbeifuehren)的几何形状,同时特别能在成形过程中作为成形构件特别成本有利地制造并且由于空心型材状的中间区段具有非常小的自重。通过弓形的中间区段在横截面中构成为空心型材,按照本发明的横向导臂尽管有小的重量和在仅一个成形过程中的、简单的可制造性还是具有特别高的刚性。
[0014] 由于使用空心构件,使用少的材料,由此相对于由实心的金属板冲压出的导臂或者也由材料浇铸的导臂明显地节省对原材料的需要。此外,按照本发明的横向导臂不必通过耗费的再加工方法机械上再加工、特别是切削地再加工,从而一方面通过首先节省的原材料耗费,另一方面通过节省的再加工操作,按照本发明的导臂的制造成本又降低。
[0015] 但同时可能的是,这样制造横向导臂,使得在成形操作中也已经建立各轴承容纳部的校准,所述各轴承容纳部优选分别位于横向导臂的一个端部区域中。因此,在制造按照本发明的导臂时,在仅一个成形过程中在一个成形模具中能够将
板坯或者板坯剪裁件(Platinenzuschnitt)成形为完成的导臂,该导臂同时具有所需要的、相对于彼此地和也绝对在导臂上地以最高的精度的轴承容纳部。总的来说,按照本发明的横向导臂通过材料节省、小的重量、有利的可制造性和高的强度特性相比于现有技术特别有利。
[0016] 在一种优选的实施方案中,按照本发明的横向导臂的中间区段在横截面中构成为闭合的空心型材,或者中间区段在横截面中构成为开放的空心型材。在本发明的范围内可能的是,首先在一个成形操作中这样成形横向导臂,使得两个已成形的端部在中间区段中形锁合地贴靠在彼此上。在后续加工步骤中或者也通过集成到成形过程中的加工步骤、例如
熔焊或者钎焊或者粘接,能够这样相互连接中间区段,使得中间区段在横截面中构成闭合的空心型材。
[0017] 但在一种备选的实施方案中也可能的是,中间区段在横截面中构成开放的空心型材。一方面中间区段的相互弯折的端部虽然能够形锁合地贴靠在彼此上,但这些端部不进一步地接合,这在本发明的范围内也被视为开放的空心型材。但中间区段的所述两个弯折的端部优选具有一定的距离,从而虽然中间区段在横截面中形成空心型材,但该空心型材在一侧上是敞开的。在本发明的范围内,中间区段的空心型材在横截面中具有尤其是U形的造型、非常特别优选C形的造型。
[0018] 在本发明的范围内,设置在横向导臂上的轴承构成为
橡胶轴承。特别优选将该橡胶轴承嵌入到横向导臂中。橡胶轴承在本发明的范围内尤其是塑料轴承或者也是弹性体轴承,其中,这些轴承特别是也由橡胶或者其他的胶状的和/或弹性的材料构成。特别优选橡胶轴承本身被压入到横向导臂中,其中,非常特别优选轴承构成为橡胶-金属轴承。在此,轴承本身作为橡胶-金属轴承可以由在外部环绕的套筒状的圈环包围,其中,所述圈环然后被压入到轴承容纳部中。但在本发明的范围内也可设想,橡胶轴承本身材料锁合地连接在轴承容纳部中、例如通过粘接过程或者也通过硫化过程。在本发明的范围内,所述轴承尤其是直接嵌入或者说压入到轴承容纳部中,从而无需在横向导臂上构成或设置用于构成轴承容纳部或者轴承孔的附加构件。由此同样再次节省准备安装的(einbaufertig)、带有嵌入的轴承的横向导臂的制造成本。
[0019] 此外特别优选这样构成横向导臂,使得中间区段在横截面中由连接片和从连接片延伸的各
侧壁构成。因此这样构成中间区段,使得首先在板坯中确定连接片,并且从该连接片开始弯折各侧壁,从而各侧壁从连接片延伸。各侧壁优选相对置地、相互间隔开距离地设置,尤其是各侧壁平行相对置地延伸。在本发明的范围内,侧壁与连接片本身相比是双倍长的或者优选多于三倍长的。由此在侧壁的长度上,在按照本发明的导臂中沿力作用方向在侧壁所处的平面之内达到特别高的弯曲刚性。
[0020] 此外,特别优选在所述各侧壁的与连接片对置的端部上至少局部地构成加固棱,所述加固棱尤其是在各侧壁的相对置的端部上指向彼此定向地设置。通过加固棱,一方面补偿基本上垂直于这样的平面的力作用,各侧壁也在所述平面中延伸,另一方面提高耐久性。
[0021] 通过相对于侧壁弯折的加固棱,在侧壁的平面之内导入到横向导臂中的力不导致在侧壁的端部上的
应力提高,从而恰好关于所出现的持久负荷在横向导臂的运行中不产生应力裂纹或者微裂纹。
[0022] 尤其是利用在各侧壁的端部上的相互指向的加固棱,中间区段在横截面中基本上C形地构形。
[0023] 此外,轴承容纳部优选构成为轴承孔,尤其是构成为圆形的轴承孔,其中,此外每个轴承容纳部优选由两个平行地相对置的轴承孔构成。每个轴承孔于是处于侧壁的一个端部或延伸部或延长部中,从而非常特别优选所述两个平行地、间隔开距离地相对置的侧壁在其各自的端部上分别具有一个轴承孔。
[0024] 此外,特别优选至少一个轴承孔具有卷边,其中,尤其是两个相对置的轴承孔分别具有一个卷边,并且卷边的凸缘构成为沿相同的方向或者沿相反的方向定向的。如果卷边的凸缘构成为沿相反的方向定向的,则在本发明的范围内另一种优选的实施方案在于,凸缘指向彼此定向地设置或者远离彼此地指向地定向地设置。在本发明的范围内,按照所使用的轴承类型恰好从轴承在横向导臂中的引入、例如压入和也固定的方面能够构成一种优化的支撑方案。在本发明的范围内可能的是,凸缘也这样长构成地定向,使得轴承在凸缘上材料锁合地固定。
[0025] 在另一种优选的实施方案中,至少一个轴承孔具有开口平面,其中,轴承开口本身处于所述开口平面中。开口平面在本发明的范围内优选与侧壁本身处在一个平面中。由此,同样减少在成形过程中的成形操作,从而已弯折的侧壁优选这样面式地构成,使得在其相应的端部上,轴承孔处于侧壁平面内。
[0026] 按照本发明的横向导臂的另一种特征在于,所述中间区段具有弓形的延伸部并且在弓形的延伸部中构成有一个凹处区域。弓形的延伸部应用特定地匹配于横梁的要求或者负荷。在本发明的范围内可想到,弓形的延伸部理想化地通过一个半径来描述,该半径在中间区段的区域中以基本上半圆的形式张开弓形,并且该半径朝向轴承孔增大。此外在此可能的是,所述半径为仅几个毫米,但也为数百毫米。在此在研制的范围内,已证明半径在10至250mm的范围中,优选20至200mm,特别优选30至150mm和尤其是40至120mm是有利的。但此外也可想到,还更窄地表示确定半径的范围。这样也可想到在45至110mm之间、50至100mm之间或者60至90mm之间的半径。此外,在中间区段的区域中的弓形的延伸部可以具有直线的或者线性的部分。凹处区域尤其是通过横向导臂的连接片来确定,其中,特别优选凹处区域的最低点设置在通过各轴承容纳部的中心点形成的直线之下。因此,横向导臂具有钩形的或者镰刀形的延伸部,其中,在利用直线连接两个轴承容纳部时,弓形的区段与该直线偏离地延伸。在本发明的范围内特别优选在弓形的区段的最低点(因此凹处区域的最低点)与所述直线之间构成一定的距离。在此在本发明的范围内,弓形的区段的最低点与所述直线之间的垂直距离优选与相对于两个轴承孔的所述两个中心点的
水平距离的比例有关。这里特别已证明有利的是,垂直距离与水平距离的比例在1:4直到1:8的区间内、优选在1:5至1:7之间和特别优选在1:6的比例中。在一种非常特别优选的实施方案中,朝弓形方向在轴承孔之下设置一条直线,其中,凹处区域的最低点又设置在该直线之下。因此可能的是,在本发明的范围内以简单的方式构成高度复杂地成形的横梁。
[0027] 此外在本发明的范围内,横向导臂优选由金属板板坯制造,其中,金属板板坯尤其是由钢
合金或者也由轻金属合金、尤其是
铝合金构成。在由钢合金制成的金属板板坯的情况下,金属板板坯此外特别优选由能淬硬的钢合金构成,非常特别优选由如下的钢合金制成,该钢合金通
过热成形过程和压淬过程能在其强度特性方面调整。
[0028] 此外优选在横向导臂上为了优化重量和材料构成至少局部地相互不同的壁厚。尤其是横梁的壁厚沿其长度方向或者横向方向、因此沿其轴向或者径向相互变化。这样在本发明的范围内可能的是,在局部承受较少负荷的区域中利用较薄的壁厚构成横向导臂并且由此节省材料和重量,并且在局部承受较高负荷的区域中利用较大的壁厚构成横向导臂,从而横向导臂满足所需的强度规定。在本发明的范围内可想到,金属板的壁厚处于在0.5和5mm之间的范围中、优选在1和4.5mm之间的区域中并且特别优选在1.5和4mm之间的范围中。尤其是也可以将金属板厚度限制到在2和3mm之间的区间内。为了制造横向导臂对此特别优选地使用局部滚轧的板坯(也作为Taylor-Rolled-Blank已知)或者使用带有均匀的壁厚的板坯,接着通过成形过程这样拉伸该带有均匀的壁厚的板坯板坯,使得产生带有相互不同的壁厚的区域。
[0029] 此外,按照本发明的横梁在中间区段中优选具有空隙和/或开口,尤其是中间区段的各侧壁具有空隙和/或加强几何构造,非常特别优选所述加强几何构造以加强筋的形式构成。由此进一步地改善按照本发明的横梁的纵向刚性特性和横向刚性特性。在本发明的范围内也能在中间区段中、特别是在从中间区段到轴承容纳部的过渡部中构成减负荷成形轮廓(Entlastungsprofilierung),该减负荷成形轮廓将可能在构件内部中局部出现的峰值应力负荷转移。
[0030] 此外,所述任务利用通过以下方法步骤制造带有至少一个上述特征的横向导臂的按照本发明的方法来解决:
[0031] -提供板坯并且将该板坯置入到成形模具中;
[0032] -沿板坯的纵向成形带有垂直于板坯平面的弓形延伸部的连接片;
[0033] -弯折从连接片延伸的各侧壁;
[0034] -为轴承容纳部制造孔;
[0035] -在所述孔中制造卷边。
[0036] 在本发明的范围内,可以将板坯如已经在上面所提到地作为局部滚轧的板坯置入在成形模具中或者也在成形模具中可选地局部拉伸,从而在构件上出现相互不同的壁厚。
[0037] 在本发明的范围内,可这样互相交换上述方法步骤,即首先在板坯上预冲压孔并且接着将预冲压有孔的板坯置入在成形模具中。但在本发明的范围内,也可以在成形模具中首先进行孔的引入或者也可以在取出预成形的横梁坯件之后才在单独的打孔步骤中引入孔。但在本发明的范围内,优选直接在成形模具中一同引入孔,其中,紧接于此地同样在成形模具中一同引入卷边。此外,优选可以尤其是在压淬构件的范围内此后才进行压淬,从而在相对软的材料特性中进行成形操作,并且紧接于此地对构件均匀地淬硬。尤其有利的是,直接在成形过程期间将孔引入横向导臂中并且紧接于此地设置卷边,因为因此构件同时被校准,并且在被取出之后具有所述两个轴承容纳部的相对距离的高精度和所述各轴承容纳部的绝对距离的高精度。
[0038] 在所述制造方法中的复杂性在于,在导臂上首先构成弓形,其中,尤其是首先使连接片成形,或者在本发明的范围内以整个板坯的弓形的延伸部一体成形或者成形,其中,弓形的延伸部与原始的板坯平面垂直地延伸。紧接于此地,弯折从连接片延伸的各侧壁并且因此各侧壁同样带有弓形的延伸部,其中,弓形的延伸部绕垂直于位于最终
位置中的侧壁平面的轴线延伸。尤其是通过制造带有相互不同的壁厚的横梁的可能性,能够通过在成形过程期间的局部拉伸,在仅一个成形操作中制造作为一体式的和一件式的尤其是材料统一的构件的横向导臂,而所述构件不具有减小的强度特性。尤其是通过一体成形加固棱,能够对各侧壁的暴露的、因此与连接片对置的端部这样进行峰值应力减负荷(spitzenspannungsentlasten),使得这里不出现极细的裂纹或者疲劳裂纹。
[0039] 特别优选,将横向导臂制造为热成形和压淬构件,从而横向导臂具有高强度的特性或者最高强度的特性。对此,在本发明的范围内可能的是,在裁剪板坯时或者稍晚于此已经至少局部地将板坯加热到超过奥氏体化
温度,从而将板坯热成形并且接着在成形模具中通过压淬激冷(abschrecken)。
[0040] 一种备选的实施形式规定,按照本发明的横向导臂作为
纤维复合材料构件制造。对此,可能的是,或者提供带有基质
树脂(Matrixharz)的纤维复合材料垫,并且接着类似于上述用于金属横向导臂的制造方法的操作方式同样成形该至少一层的纤维复合材料垫。在本发明的范围内,在由纤维复合材料制造横向导臂时,必要时在各轴承容纳部的区域中压片出(einlaminiert)至少一个轴承圈环(Lageroese),其中,所述轴承圈环优选由金属的材料构成。
附图说明
[0041] 本发明的其他优点、特征、特性和方面是下面的说明的组成部分。优选的实施方案在示意性的附图中示出。所述附图用于简单地理解本发明。图中:
[0042] 图1a和1b示出按照本发明的横向导臂以及
[0043] 图2a1至2f示出按照本发明的横向导臂的以多个方法阶段的制造方法。
具体实施方式
[0044] 在附图中对相同或相似的构件使用相同的附图标记,即使出于简化的原因略去重复的说明。
[0045] 图1a示出按照本发明的、具有中间区段2的横向导臂1,该中间区段具有弓形的延伸部。在横向导臂1的各端部3上分别设置有一个轴承容纳部4,其中,这里所示的轴承容纳部4分别由两个相对置的轴承孔5构成。轴承孔5本身这样构成,使得其具有卷边,其中,所述卷边尤其是通过凸缘6构成。凸缘6本身又这样设置在两个轴承容纳部4中,使得两个相对置的凸缘6指向彼此地定向。各轴承容纳部4的中心点18相互间具有距离c。在此,该距离可以为200至500mm、优选300至400mm以及特别优选325至400mm。
[0046] 此外,中间区段2具有连接片7,其中,从连接片7出发分别在侧面延伸一个侧壁8。侧壁8与连接片7完全一样地在中间区段2中具有弓形的或者半圆形的延伸部,该延伸部朝向轴承容纳部4改变。在中间区段2的区域中,弓形的或者半圆形的延伸部通过半径r1来确定,其中,该半径朝向轴承孔4扩大,通过半径r2表示,这在图1b中示出。此外,侧壁8具有高度d,该高度处在50至90mm之间的范围内,优选55至80mm之间、特别优选60至75mm之间以及尤其是65至70mm之间。在连接片7本身上构成有凹处区域9,其中,凹处区域9具有最低点10。凹处区域9的最低点10相对于连接轴承孔5的两个中心点18的直线11具有距离a,该距离在凹处区域中等于弓形的延伸部的半径r1。在各侧壁8的对置于连接片7的端部12上分别这样弯曲有一个加固棱13,使得两个这里所示的加固棱13指向彼此地定向。在过渡区域14中,各加固棱13弓形地转变到各侧壁8的自由的端部12中,从而这里在构件内部实现优化的应力传导。轴承孔优选在左投影面上相互间有距离b。同样地也适用于侧壁。在此,距离b在本发明的范围内处于15至30mm之间、优选19至27mm之间、特别优选21至25mm之间和尤其是为23mm。
[0047] 此外,图1b示出按照本发明的横向导臂的平面视图。位于横向导臂1的各端部3上的轴承容纳部4的中心点18相互间具有水平的距离c。中间区段2在凹处区域9中在该凹处区域的最低点10上具有到连接所述两个中心点的直线11的距离a。在此,距离a与轴承容纳部4的所述两个中心点18的距离c有关。在研制构件的过程中,这里在1:4至1:8之间的区域中的比例、优选1:5至1:7以及特别优选1:6的比例已得到证实。
[0048] 此外,在凹处区域9中的距离a基本上等于半圆形的半径r1。该半径朝向横向导臂1的端部3扩大到半径r2。此外,也示出基本上直线延伸的区段19,该区段同样位于横梁1的中间区域2中。
[0049] 图2a1至2f示出用于制造按照本发明的横向导臂1的方法。在图2a1中首先示出板坯15,该板坯被提供用于进一步的加工过程并且被置入到成形模具中。在第一成形步骤中,首先在平的板坯15上一体成形连接片7,该连接片将板坯15基本上分成两个相同大小的区段,如在图2a2中所示。接着将板坯在第二步骤中接近最终轮廓地成形。在此产生板坯15的按照图2a3的弓形地成形的部分区段16。在按照图2b的进一步的成形步骤中,从弓形地成形的部分区段16中弯折侧壁8,在后来的、未示出的步骤中,将轴承容纳部4引入到所述侧壁中。
[0050] 按照图2c至2f,这样弯折侧壁8,使得制造按照图2f的被提供的横向导臂坯件17,该横向导臂坯件然后在未更详细地示出的成形操作或者加工工序中例如被打孔,但也或者其棱被
修剪或者被调质处理(vergueten)。此外,通过按照本发明的方法能够在一个成形过程之内在仅一个成形模具中实现可能的全部的、如在图2a1至2f所示的成形步骤,其中,在成形过程期间在所述一个成形模具中也进行轴承孔的打孔。
[0051] 附图标记列表
[0052] 1- 横向导臂
[0053] 2- 中间区段
[0054] 3- 1的端部
[0055] 4- 轴承容纳部
[0056] 5- 轴承孔
[0057] 6- 凸缘
[0058] 7- 连接片
[0059] 8- 侧壁
[0060] 9- 凹处区域
[0061] 10- 最低点
[0062] 11- 直线
[0063] 12- 8的端部
[0064] 13- 加固棱
[0065] 14- 过渡区域
[0066] 15- 板坯
[0067] 16- 弓形地成形
[0068] 17- 横向导臂坯件
[0069] 18- 4的中心点
[0070] 19- 直的区段
[0071] a- 距离
[0072] b- 距离
[0073] c- 距离
[0074] d- 高度
[0075] r1- 2的半径
[0076] r2- 8的半径