Verbindungsstück zum gelenkigen Verbinden von im Fahrwerk eines Fahrzeugs angeordneten Bauelementen

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verbindungsstück zum gelenkigen Verbinden von im Fahrwerk eines Fahrzeugs angeordneten Bauelementen, mit wenigstens einem Metallblech, von dem ein Grundkörper gebildet ist, wenigstens einem Lager oder Gelenk, das ein fest mit dem Grundkörper verbundenes Gehäuse und ein Innenteil aufweist, das in einem Innenraum des Gehäuses sitzt und gegenüber dem Gehäuse bewegbar ist, welches ein den Innenraum umgebendes Gehäuseteil aufweist, das von dem Metallblech gebildet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Verbindungsstücks.

Aus der EP 1 217 233 Al ist ein Verbindungsstück mit einem Metallkörper bekannt, an dem ein Kugelgelenk angeordnet ist. Das Kugelgelenk weist ein Kunststoffgehäuse und einen teilweise in diesem angeordneten Kugelzapfen auf. Ein Endbereich des Metallkörpers bildet ein Flachprofil, in dem ein Loch vorgesehen ist. Dabei durchdringt das Loch das Flachprofil, wodurch eine ringförmige Struktur gebildet ist. Die ringförmige Struktur dient als Verstärkung des Kunststoffgehäuses und ist in dieses eingebettet. Das Gehäuse ist bevorzugt ein einstückiges Kunststoffspritzteil, welches durch Umspritzen des Endbereichs ausgebildet wird. Das Verbindungsstück kann als Querlenker ausgelegt sein, welcher einerseits mit dem Fahrzeugaufbau und andererseits mit einem der Räder oder Radträger verbunden ist.

Die als metallische Verstärkung dienende ringförmige Struktur weist in der axialen Richtung des Gelenks eine relativ geringe Länge auf, was die Stabilität des Gelenkgehäuses beschränkt.

Die US 6,030,570 offenbart einen Lenker mit einer Metallplatte, die an ihren Enden zwei Bohrungen aufweist, die jeweils von einem Ringflansch umgeben sind. Ein Polymergehäuse umgibt die Metallplatte vollständig und weist zwei Verbindungsteile auf, die jeweils mit einer Verbindungsbohrung versehen sind, in der jeweils eine elastomere Lagerbuchse sitzt. Bevorzugt wird das Polymergehäuse durch Umspritzen der Metallplatte hergestellt. Ferner können zwei Metallplatten von dem Polymergehäuse umgeben sein, die über Schweißen oder Nieten miteinander verbunden sind. Eine der Metallplatten weist eine dritte und eine vierte Bohrung auf, und die andere Metallplatte weist eine fünfte und eine sechste Bohrung auf. Dabei definieren die dritte und die fünfte Bohrung eine erste Bohrung, und die vierte und die sechste Bohrung definieren eine zweite Bohrung.

Da die Ringflansche der Metallplatten übereinanderliegen, weist die dadurch gebildete metallische Verstärkung in Längsrichtung der elastomeren Lagerbuchse gesehen eine größere Länge auf. Allerdings müssen die Metallplatten vor dem Umspritzen ausgerichtet und aneinander gesichert werden, damit die Bohrungen zueinander fluchten.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungsstück der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass sich das Gehäuseteil über eine möglichst große axiale Länge des Gehäuses selbst dann erstrecken kann, wenn lediglich ein einziges Metallblech für das Gehäuseteil und den Grundkörper verwendet wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verbindungsstück nach Anspruch 1 und mit einem Verfahren nach Anspruch 11 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gegeben.

Das erfindungsgemäße Verbindungsstück zum gelenkigen Verbinden von im Fahrwerk eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeug, angeordneten Bauelementen weist ein oder

wenigstens ein Metallblech, von dem ein Grundkörper gebildet ist, und wenigstens ein Lager oder Gelenk auf, das ein fest mit dem Grundkörper verbundenes Gehäuse und ein Innenteil umfasst, das in einem Innenraum des Gehäuses sitzt und gegenüber dem Gehäuse bewegbar ist, welches ein den Innenraum umgebendes Gehäuseteil aufweist, das von dem Metallblech gebildet ist, wobei das Gehäuseteil mehrere oder wenigstens zwei in einer Längsrichtung oder axialen Richtung nebeneinander angeordnete Blechstreifen aufweist, die zwischen ihren Enden in einander entgegengesetzte Richtungen quer zu der Längsrichtung umgebogen sind und dabei den Innenraum auf unterschiedlichen Seiten teilweise umgreifen.

Dadurch, dass die nebeneinanderliegenden Blechstreifen abwechselnd in unterschiedliche Richtungen umgebogen sind, ist es möglich, das Gehäuseteil mit einer relativ großen axialen Länge auszubilden, die insbesondere von der Anzahl der nebeneinanderliegenden Blechstreifen und von deren Breite abhängig ist. Die Breite jedes Längsstreifens entspricht dabei der Abmessung des jeweiligen Blechstreifens in der Längsrichtung. Insbesondere wird lediglich ein einziges Metallblech verwendet, um das Verbindungsstück auszubilden. Die Erfindung soll allerdings nicht darauf beschränkt sein, sodass es auch möglich ist, mehrere Metallbleche zu verwenden. Die Metallbleche sind insbesondere übereinander angeordnet und liegen bevorzugt unmittelbar aneinander an, so dass von den Metallblechen ein gemeinsamer Blechkörper gebildet ist. Das Metallblech oder die Metallbleche bestehen bevorzugt aus Stahl, Aluminium, Magnesium, Titan oder Edelstahl. Der Grundkörper ist insbesondere schalenförmig ausgebildet.

Vor dem Umbiegen der Blechstreifen sind diese insbesondere durch einen oder mehrere das Metallblech durchdringende Schlitze voneinander getrennt, die entlang der Blechstreifen quer zur Längsrichtung verlaufen.

Die Blechstreifen erstrecken sich bevorzugt von dem Grundkörper weg und sind insbesondere an ihren dem Grundkörper abgewandten Enden fest miteinander verbunden. Dafür kann ein Verbindungsstreifen vorgesehen sein, der in der Längsrichtung verläuft und bevorzugt von dem Metallblech gebildet ist, wobei die Blechstreifen an ihren dem Grundkörper abgewandten Enden mittels des Verbindungsstreifens miteinander verbunden

sind. Vor dem Umbiegen der Blechstreifen verläuft der Schlitz oder verlaufen die Schlitze bevorzugt zwischen den dem Grundkörper zugewandten Enden und den dem Grundkörper abgewandten Enden der Blechstreifen, insbesondere zwischen den dem Grundkörper zugewandten Enden und dem Verbindungsstreifen.

Jeder der Blechstreifen umgreift den Innenraum insbesondere lediglich teilweise und nicht vollständig. Bevorzugt bilden die Blechstreifen zwischen ihren Enden Bögen, wobei die Blechstreifen insbesondere halbkreisförmig oder im Wesentlichen halbkreisförmig oder halbeliptisch oder im Wesentlichen halbeliptisch ausgebildet sind.

Das Gehäuse weist bevorzugt ein Kunststoffteil auf, in dem die Blechstreifen eingebettet sind. Dieses Kunststoffteil kann sich bis zu dem Grundkörper erstrecken, der darin ganz oder teilweise eingebettet ist und/oder Löcher aufweist, in die sich das Kunststoffteil hinein oder durch die sich das Kunststoffteil hindurch erstreckt. Der Kunststoff ist bevorzugt mit Fasern, wie z.B. Glasfasern, verstärkt. Ferner kann als Kunststoff ein Polyamid verwendet werden.

Das Lager oder Gelenk kann als Kugelgelenk ausgebildet sein, sodass das Innenteil einen Kugelzapfen bildet, der mit seiner Gelenkkugel, insbesondere unter Zwischenschaltung einer Lagerschale, in dem Innenraum drehbar und/oder schwenkbar gelagert ist. Bevorzugt wird von dem Lager oder Gelenk aber ein Elastomer- oder Gummilager gebildet, sodass in dem Innenraum ein das Innenteil umgebender Elastomer- oder Gummikörper angeordnet ist, mittels welchem das Innenteil insbesondere mit dem Gehäuse verbunden ist. Das Innenteil besteht z.B. aus Metall und kann als Hülse mit einer durchgehenden Ausnehmung ausgebildet sein.

Im Abstand zu dem Gehäuse ist bevorzugt wenigstens ein zweites Gelenk oder Lager fest mit dem Grundkörper verbunden. Dieses zweite Gelenk oder Lager kann z.B. als Kugelgelenk oder als Elastomerlager ausgebildet sein. Ferner kann im Abstand zu dem Gehäuse und zu dem zweiten Gelenk oder Lager ein drittes Gelenk oder Lager fest mit dem Grundkörper verbunden sein, sodass das Verbindungsstück insbesondere einen Dreieckslenker für ein Fahrzeug bildet.

Das erfindungsgemäße Verbindungsstück wird insbesondere zur Anbindung eines Fahrzeugrads an einen Fahrzeugaufbau eines Fahrzeugs verwendet, wobei das Innenteil bevorzugt an dem Fahrzeugaufbau befestigt wird oder ist. Das zweite Gelenk oder Lager wird oder ist dabei an dem Fahrzeugrad, insbesondere an einem Achsschenkel oder Radträger des Fahrzeugrads, befestigt. Ist das dritte Gelenk oder Lager vorhanden, so wird oder ist dieses bevorzugt an dem Fahrzeugaufbau befestigt. Die im Fahrwerk des Fahrzeugs angeordneten Bauelemente umfassen somit bevorzugt den Fahrzeugaufbau und das Fahrzeugrad bzw. den Achsschenkel oder Radträger. Ist an dem Fahrzeugaufbau ein Hilfsrahmen oder ein Fahrschemel befestigt, so kann das Verbindungsstück auch daran befestigt sein. In diesem Sinne werden der Hilfsrahmen und/oder der Fahrschemel dem Fahrzeugaufbau zugerechnet. Das Verbindungsstück bildet bevorzugt einen oberen oder einen unteren Querlenker in der Radaufhängung.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Verbindungsstücks zum gelenkigen Verbinden von im Fahrwerk eines Fahrzeugs angeordneten Bauelementen, wobei aus einem oder wenigstens einem Metallblech ein Grundkörper gebildet wird, in dem Metallblech mehrere oder wenigstens zwei in einer Längsrichtung nebeneinander liegende Blechstreifen gebildet werden, die Blechstreifen unter Ausbildung eines Innenraums quer zur Längsrichtung in einander entgegengesetzte Richtungen umgebogen werden, und zur oder unter Ausbildung eines Lagers oder Gelenks ein Innenteil gegenüber den Blechstreifen bewegbar in dem Innenraum befestigt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist bevorzugt zur Herstellung des erfindungsgemäßen Verbindungsstücks vorgesehen und kann gemäß allen in diesem Zusammenhang beschriebenen Ausgestaltungen weitergebildet sein. Insbesondere werden zum Bilden der Blechstreifen wenigstens ein oder mehrere Schlitze in das Metallblech eingebracht, die das Metallblech durchdringen und die Blechstreifen voneinander trennen. Der Grundkörper wird insbesondere schalenförmig ausgebildet.

Die umgebogenen Blechstreifen werden bevorzugt in Kunststoff eingebettet, die dafür mit dem Kunststoff umspritzt werden können. Ferner kann auch der Grundkörper ganz oder teilweise in den Kunststoff eingebettet werden, wofür dieser z.B. an den Grundkörper angespritzt wird, insbesondere mittels Kunststoffspritzgießen. Der Kunststoff ist während des Einbettens oder Anspritzens bevorzugt in einem fließfähigen Zustand und wird danach starr, so dass der Kunststoff eine Versteifung der umgebogenen Blechstreifen bzw. des Gehäuses und/oder des Grundkörpers bildet. In einer weiteren Ausführungsform können die umgebogenen Blechstreifen auch selbst das Gehäuse oder einen Teil des Gehäuses ausbilden.

Im Abstand zu den Blechstreifen wird insbesondere wenigstens ein zweites Lager oder Gelenk an dem Grundkörper befestigt. Ferner kann im Abstand zu den Blechstreifen und zu dem zweiten Lager oder Gelenk ein drittes Lager oder Gelenk an dem Grundkörper befestigt werden, sodass das Verbindungsstück insbesondere einen Dreieckslenker bildet.

Mit dem erfindungsgemäßen Verbindungsstück und dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, bei einem Blechlenker eine Integration der Anbindungsgeometrie von Gummilagern in die Blechgeometrie zu realisieren. Insbesondere kann bei einem Blechlenker die Anbindungsgeometrie der Gummilager aus den eigentlichen Lenkergehäuseblechen mit angeformt werden. Ferner ist es möglich, einen Hybridlenker zu schaffen, wobei eine Integration der Anbindungsgeometrie von Gummilagern in die Blechgeometrie mit einem anschließenden Kunststoff-Umspritzprozess erfolgt und dadurch eine formschlüssige Verbindung zwischen Metall und Kunststoff gebildet wird. Insbesondere kann bei Hybridlenkern (Metall-Kunststoff-Verbund) die Anbindungsgeometrie für die Kunststoffumspritzung bzw. -durchspritzung mitgenutzt werden.

Als Vorteile bei Blechlenkern ergeben sich insbesondere: Geringe Kosten/Gewicht; Weniger Einsatzteile/Montageschritte;

Einfache Herstellung/geringer Umformungsgrad („nur" Biegung; kein Tiefziehen); Einsatz von hochfesten Materialien möglich;

Einsatz bei allen Metallen möglich (Stahl/ Aluminium/Magnesium/Titan/Edelstahl usw.);

Einsatz bei verschieden Blechdicken möglich (auch ein Blech mit verschiedenen

Dicken);

Einsatz von Tailored Blanks möglich (oder mehrere Bleche punktgeschweißt);

Zusätzliche Sicken zur Versteifung möglich;

Wenig Verschnitt (Schrott);

Kraftfluss kann ideal in den Lenker eingeleitet werden.

Bei Hybridlenkern ergeben sich insbesondere folgende Vorteile:

Formschlüssige Verbindung zwischen Metall und Kunststoff möglich; Versteifung der Geometrie durch Formschlüssigkeit; Hohe Formgenauigkeit möglich; Variable Formgebung möglich.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: eine perspektivische Ansicht des Grundkörpers und des Gehäuseteils gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vor dem Umspritzen mit Kunststoff und vor der Montage der Lager oder Gelenke,

Fig. 2: eine vergrößerte Ansicht des Gehäuseteils nach Fig. 1,

Fig. 3: eine perspektivische Ansicht des Gehäuseteils mit einem Teil des Grundkörpers nach dem Umspritzen mit Kunststoff aber vor der Montage des Innenteils,

Fig. 4: eine Schnittansicht durch das fertigmontierte Lager und

Fig. 5: eine schematische Ansicht einer Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs mit dem Verbindungsstück gemäß der Ausführungsform.

Aus Fig. 1 sind ein Grundkörper 1 und ein Gehäuseteil 2 eines Verbindungsstücks gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ersichtlich, wobei der Grundkörper 1 und das Gehäuseteil 2 aus einem gemeinsamen Metallblech hergestellt sind. In dem Grundkörper 1 ist ein das Metallblech durchdringendes Loch ausgebildet, in das ein Kugelgelenkgehäuse 3 eines Kugelgelenks 4 (siehe Fig. 5) eingepresst ist. Ferner sind in dem Grundkörper 1 zwei zusätzliche Löcher 5 und 6 ausgebildet, die das Metallblech durchdringen, wobei in das Loch 5 ein Lager 7 (siehe Fig. 5) eingesetzt wird, welches ein Kugelgelenk oder ein Gummilager bildet. Das Loch 6 dient hier lediglich zur Durchführung einer Koppelstange für den Wankstabilisator. Zusätzlich sind in dem Grundkörper 1 mehrere kleine Löcher 8 vorgesehen, die das Metallblech durchdringen.

Aus Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht des Gehäuseteils 2 mit einem Teil des Grundkörpers 1 ersichtlich, wobei der Gehäuseteil 2 mehrere, hier sechs, Blechstreifen 9 aufweist, die in einer Längsrichtung 10 (siehe Fig. 4) gesehen nebeneinander angeordnet sind. Die Blechstreifen 9 sind abwechselnd in einander entgegengesetzte Richtungen quer zur Längsrichtung 10 umgebogen und jeweils in etwa halbkreisförmig ausgebildet. Hierdurch ist ein sich entlang der Längsrichtung 10 erstreckender Innenraum 11 gebildet, der von den Blechstreifen 9 umgeben ist. Dabei umgreift jeder Blechstreifen 9 den Innenraum 11 lediglich teilweise, wobei zwei unmittelbar benachbarte Blechstreifen 9 den Innenraum 11 von unterschiedlichen Seiten umgreifen.

Die Blechstreifen 9 gehen an ihren dem Grundkörper 1 zugewandten Enden in den Grundkörper 1 über. An ihren dem Grundkörper 1 abgewandten Enden gehen die Blechstreifen 9 in einen in Längsrichtung 10 verlaufenden Verbindungsstreifen 12 über, der die Blechstreifen 9 an ihren dem Grundkörper 1 abgewandten Enden miteinander verbindet.

Das Gehäuseteil 2 und der Grundkörper 1 werden mit Kunststoff 13 umspritzt, wobei das mit dem Kunststoff 13 umspritzte Gehäuseteil 2 zusammen mit einem Teil des mit dem Kunststoff 13 umspritzten Grundkörpers 1 aus Fig. 3 ersichtlich sind. Während des Umspritzens durchdringt der Kunststoff 13 die Löcher 8 in dem Grundkörper 1, sodass eine feste Verbindung zwischen dem Grundkörper 1 und dem Kunststoff 13 hergestellt ist. Ferner

wird während des Umspritzens mit dem Kunststoff 13 das Gehäuseteil 2 mit den Blechstreifen 9 und dem Verbindungsstreifen 12 in den Kunststoff 13 eingebettet, der nach dem Umspritzen starr wird. Anschließend werden ein Innenteil 14 und ein dieses umringender Elastomerkörper 15 in den Innenraum 11 eingebracht bzw. eingepresst. Hierdurch wird ein Gummilager 16 ausgebildet, das in einer Schnittansicht in Fig. 4 dargestellt ist. Das Gehäuseteil 2 bildet zusammen mit dem Kunststoff 13 ein Gehäuse 17, welches den Innenraum 11 und das darin angeordnete Innenteil 14 mit dem Elastomerkörper 15 umringt. Da der Elastomerkörper 15 nachgiebig ist, kann das Innenteil 14 gegenüber dem Gehäuse 17 bewegt werden.

Aus Fig. 5 ist eine schematische Darstellung einer Radaufhängung 18 eines Kraftfahrzeugs ersichtlich, wobei ein Fahrzeugrad 19 mittels des Verbindungsstücks 20 gemäß der Ausführungsform an einem Fahrzeugaufbau 21 angelenkt ist. Dabei ist von dem Verbindungsstück 20 ein den Grundkörper 1 und das Gehäuseteil 2 umfassender Dreieckslenker gebildet, der entsprechend der vorherigen Beschreibung hergestellt und aufgebaut ist. Das Lager 7 ist bevorzugt ein Gummi- oder Elastomerlager, welches insbesondere quer zu dem Lager 16 ausgerichtet ist. In diesem Sinne kann das Lager 16 auch als horizontales Lager und das Lager 7 als vertikales Lager bezeichnet werden.

Bezugszeichenliste

1 Grundkörper

2 Gehäuseteil

3 Kugelgelenkgehäuse

4 Kugelgelenk

5 Loch

6 Loch

7 Lager

8 Loch

9 Blechstreifen

10 Längsrichtung

11 Innenraum

12 Verbindungsstreifen

13 Kunststoff

14 Innenteil

15 Elastomerkörper

16 Gummilager

17 Gehäuse

18 Radaufhängung

19 Fahrzeugrad

20 Verbindungsstück

21 Fahrzeugaufbau