DE102009031289B4 - Stabilizer strut - Google Patents
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Abstract
Stabilisatorstrebe (470) für eine Verbindung zwischen Stabilisator und Radaufhängung, mit einem Profilquerschnitt, der innerhalb eines Hüllkreises (472) angeordnet ist und eine Vertikalachse (476) und eine Horizontalachse (474) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Horizontalachse (474) eine erste Anzahl von Erhebungen (478) und unterhalb der Horizontalachse (474) eine zweite Anzahl von Erhebungen (480) ausgebildet sind, wobei die erste Anzahl größer als die zweite Anzahl ist.Stabilizer strut (470) for a connection between the stabilizer and the wheel suspension, with a profile cross section which is arranged within an enveloping circle (472) and has a vertical axis (476) and a horizontal axis (474), characterized in that above the horizontal axis (474) first number of elevations (478) and below the horizontal axis (474) a second number of elevations (480) are formed, the first number being greater than the second number.
Description
Die Erfindung betrifft eine Stabilisatorstrebe für eine Verbindung zwischen Stabilisator und Radaufhängung.The invention relates to a stabilizer strut for a connection between stabilizer and wheel suspension.
Strebenkörper stellen eine mechanische Verbindung zwischen zwei Punkten dar. In Fahrwerkskomponenten werden diese 2-PunktVerbindungen mit Kugelgelenken ausgestattet, um gelenkige Verbindungen in der Fahrwerksaufhängung herzustellen. Typische Anwendungen sind Stabilisatorstreben, die eine Verbindung zwischen Stabilisator und Radaufhängung bilden. Solche Streben werden auf Zug und Druck belastet und bestehen überwiegend aus Stahlstangen mit angeschweißten Gelenkgehäusen, Aluminiumschmiede- bzw. Druckgusskörpern oder Kunststoff mit Glasfaser-verstärkung. Die Orientierung der Kugelgelenkzapfen und die Lastanforderungen sind jeweils kundenspezifisch, wobei eine Minimierung von Kosten und Gewicht bei maximaler Kraftübertragung angestrebt wird.Strut bodies represent a mechanical connection between two points. In chassis components, these 2-point connections are equipped with ball joints to create articulated connections in the suspension. Typical applications are stabilizer struts, which form a connection between the stabilizer and the wheel suspension. Such struts are subjected to tensile and compressive loads and consist predominantly of steel rods with welded joint housings, aluminum forged or die-cast bodies or plastic with glass fiber reinforcement. The orientation of the ball joint pins and the load requirements are each customer-specific, with the aim of minimizing costs and weight with maximum power transmission.
Stahlausführungen (
Im Stand der Technik sind Streben ebenfalls in Kunststoffausführung bekannt (
Des Weiteren sind Streben in Aluminiumausführung bekannt, die zu den Kunststoffstreben vergleichbare Fertigungsbeschränkungen bzw. -optionen aufweisen. Vorteile sind das geringe Gewicht und die im Rahmen der Betriebstemperaturen unbeeinflusste Strukturfestigkeit. Die Struktursteifigkeit liegt deutlich über dem Kunststoffniveau, erreicht aber nicht die Werte einer Stahlausführung.Furthermore, struts in aluminum design are known which have manufacturing restrictions or options comparable to the plastic struts. The advantages are the low weight and the structural strength, which is not affected by the operating temperatures. The structural rigidity is significantly above the plastic level, but does not reach the values of a steel version.
Derartige Streben sind beispielsweise aus der
Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Stabilisatorstrebe zu schaffen, die mit einfachen und preiswerten Mitteln eine verbesserte Struktursteifigkeit bei gleichzeitig geringem Raumbedarf aufweist.Accordingly, the invention is based on the object of creating a stabilizer strut which, with simple and inexpensive means, has an improved structural rigidity with at the same time taking up little space.
Diese Aufgabe wird durch eine Stabilisatorstrebe mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst, Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.This object is achieved by a stabilizer strut with the features of
Eine erfindungsgemäße Stabilisatorstrebe weist einen Profilquerschnitt auf, der innerhalb eines Hüllkreises angeordnet ist und eine Vertikalachse und eine Horizontalachse aufweist. Oberhalb der Horizontalachse sind eine erste Anzahl von Erhebungen ausgebildet, wobei unterhalb der Horizontalachse eine zweite Anzahl von Erhebungen ausgebildet ist. Hierbei ist die erste Anzahl von Erhebungen größer als die zweite Anzahl von Erhebungen.A stabilizer strut according to the invention has a profile cross section which is arranged within an enveloping circle and has a vertical axis and a horizontal axis. A first number of elevations are formed above the horizontal axis, a second number of elevations being formed below the horizontal axis. Here, the first number of surveys is larger than the second number of surveys.
Die erfindungsgemäße Stabilisatorstrebe bietet neben dem Vorteil eines geringen Querschnittprofildurchmessers die Möglichkeit einer Optimierung von Gewicht und Festigkeit unter gleichzeitiger Erfüllung der geforderten strukturmechanischen Eigenschaften.In addition to the advantage of a small cross-sectional profile diameter, the stabilizer strut according to the invention offers the possibility of optimizing weight and strength while at the same time fulfilling the required structural mechanical properties.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Stabilisatorstrebeoberhalb seiner Horizontalachse drei Erhebungen und unterhalb seiner Horizontalachse zwei Erhebungen aufweisen. Hierdurch ist der genannte kompakte Querschnitt-Profildurchmesser gewährleistet mit gleichzeitig ausgezeichneter Festigkeit. Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass oberhalb der Horizontalachse mehr oder weniger als drei Erhebungen ausgebildet sind. Gleiches gilt auch für den Bereich unterhalb der Horizontalachse, in dem mehr oder weniger als zwei Erhebungen ausgebildet sein können.In an advantageous development of the invention, the stabilizer strut can have three elevations above its horizontal axis and two elevations below its horizontal axis. This ensures the compact cross-sectional profile diameter with excellent strength. As an alternative to this, it is also possible for more or fewer than three elevations to be formed above the horizontal axis. The same applies to the area below the horizontal axis, in which more or less than two elevations can be formed.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann der Profilquerschnitt der Stabilisatorstrebe bezüglich seiner Vertikalachse symmetrisch ausgebildet sein. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die strukturmechanischen Eigenschaften aus.In an advantageous development of the invention, the profile cross section of the stabilizer strut can be symmetrical with respect to its vertical axis. This has an advantageous effect on the structural mechanical properties.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann der Profilquerschnitt der Stabilisatorstrebe entlang seiner Länge im Wesentlichen konstant ausgebildet sein. In Abhängigkeit vom jeweiligen Einsatzzweck kann dies den auftretenden Belastungen vollauf genügen, wobei der Herstellungsprozess durch den konstanten Querschnitt vereinfacht ist. Alternativ kann der Profilquerschnitt entlang einer Längserstreckung der Stabilisatorstrebe auch veränderlich ausgeführt sein, so dass eine Krümmung der Stabilisatorstrebe aufgrund des veränderlichen Biegemomentverlaufs bei Druckbelastung und entsprechend die Druckbeständigkeit bezüglich Knicken optimiert wird. Des Weiteren kann die Stabilisatorstrebe entlang seiner Länge verschiedene Abschnitte aufweisen, die sowohl einen konstanten Profilquerschnitt als auch einen veränderlichen Profilquerschnitt aufweisen. Dies bietet Vorteile bezüglich der Optimierung der mechanischen Eigenschaften der Stabilisatorstrebe für einen spezifischen Lastfall.In an advantageous development of the invention, the profile cross section of the stabilizer strut can be designed to be essentially constant along its length. Depending on the respective application, this can fully meet the loads that occur, the manufacturing process being simplified by the constant cross section. Alternatively, the profile cross-section can also be designed to be variable along a longitudinal extent of the stabilizer strut, so that a curvature of the stabilizer strut optimizes the pressure resistance with regard to buckling due to the variable course of the bending moment under pressure load and accordingly becomes. Furthermore, the stabilizer strut can have different sections along its length, which have both a constant profile cross section and a variable profile cross section. This offers advantages in terms of optimizing the mechanical properties of the stabilizer strut for a specific load case.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann der Flächenschwerpunkt der Stabilisatorstrebe bezüglich seiner Position zur Horizontalachse konstant oder auch veränderlich sein. Durch eine geänderte Position des Flächenschwerpunkts bezüglich der Horizontalachse lässt sich die Biegelinie der Stabilisatorstrebe bei einer Druckbelastung optimal gestalten.In an advantageous development of the invention, the center of gravity of the stabilizer strut can be constant or also variable with respect to its position in relation to the horizontal axis. By changing the position of the surface center of gravity with respect to the horizontal axis, the bending line of the stabilizer strut can be optimally designed with a pressure load.
Aufgrund der verschiedenen Erhebungen der Stabilisatorstrebe, die innerhalb des Hüllkreises vorgesehen sind, ergibt sich zumindest eine so genannte Profilsenke an der Außenumfangsfläche der Stabilisatorstrebe. Eine solche Profilsenke kann entweder geschlossen ausgebildet sein, wodurch der Herstellungsprozess vereinfacht ist. Alternativ kann diese Profilsenke auch durch Rippen versteift sein, was zu einer verbesserten Struktursteifigkeit der Stabilisatorstrebe führt. Anders ausgedrückt, kann die Stabilisatorstrebe an seiner Aussenumfangsfläche und innerhalb des Hüllkreises mit zumindest einer Rippe versehen sein, die vorzugsweise im Bereich der Profilsenke ausgebildet ist.Due to the different elevations of the stabilizer strut, which are provided within the enveloping circle, there is at least one so-called profile depression on the outer peripheral surface of the stabilizer strut. Such a profile sink can either be closed, which simplifies the manufacturing process. Alternatively, this profile depression can also be stiffened by ribs, which leads to an improved structural rigidity of the stabilizer strut. In other words, the stabilizer strut can be provided on its outer circumferential surface and within the enveloping circle with at least one rib, which is preferably formed in the region of the profile depression.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist an zumindest einem freien Ende der Stabilisatorstrebe ein Übergangsbereich vorgesehen, der einen Anbindungsbereich für einen Kinematikpunkt bildet. Ein solcher Kinematikpunkt ist dahingehend zu verstehen, dass hierdurch eine Montage bzw. Anbindung eines weiteren Bauteils möglich ist, z B. eine Gelenkeinrichtung in Form eines Kugelgelenks, eines Elastomergelenks oder dergleichen.In an advantageous development of the invention, a transition area is provided on at least one free end of the stabilizer strut and forms a connection area for a kinematics point. Such a kinematics point is to be understood in such a way that an assembly or connection of a further component is possible, for example a joint device in the form of a ball joint, an elastomer joint or the like.
Zweckmäßigerweise ist dieser Übergangsbereich in Form eines zylindrischen Abschnitts ausgebildet, so dass die Winkelstellung dieses Anbindungsbereichs von dem Profilquerschnitt der Stabilisatorstrebe entkoppelt sein kann.This transition region is expediently designed in the form of a cylindrical section, so that the angular position of this connection region can be decoupled from the profile cross section of the stabilizer strut.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann an beiden freien Enden der Stabilisatorstrebe jeweils ein Übergangsbereich in Form eines zylindrischen Abschnitts ausgebildet sein. Aufgrund der zylindrischen Ausbildung der beiden Übergangsbereiche lässt sich deren Winkelstellung relativ zueinander unter Berücksichtigung der Entformungsrichtung der Stabilisatorstrebe definiert ausgestalten, so dass die Anbindungsbereiche an beiden Enden der Stabilisatorstrebe relativ zueinander einen Winkel zwischen 0° und 180° einschließen können.In an advantageous development of the invention, a transition region in the form of a cylindrical section can be formed at both free ends of the stabilizer strut. Due to the cylindrical design of the two transition areas, their angular position relative to one another can be configured in a defined manner, taking into account the direction of removal of the stabilizer strut, so that the connection areas at both ends of the stabilizer strut can enclose an angle between 0 ° and 180 ° relative to one another.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Stabilisatorstrebe im Druckguss-Verfahren, zum Beispiel Aluminium-Druckguss, hergestellt werden. Dies ermöglicht eine kostengünstige Herstellung einschließlich aller geometrischen Detailkonturen, ohne dass eine mechanische Nachbearbeitung oder Beschichtung erforderlich ist. Das Druckguss-Verfahren hat den weiteren Vorteil, dass sich damit die Bildung von Lufteinschlüssen bzw. Lunkern während des Gießprozesses verhindern oder zumindest vermindern lassen.In an advantageous development of the invention, the stabilizer strut can be produced using the die-casting method, for example aluminum die-casting. This enables cost-effective production, including all geometric detailed contours, without the need for mechanical finishing or coating. The die casting process has the further advantage that it can prevent or at least reduce the formation of air pockets or voids during the casting process.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kommt die Stabilisatorstrebe im Fahrzeugbau zum Einsatz, insbesondere bei Fahrwerkskomponenten.In an advantageous development of the invention, the stabilizer strut is used in vehicle construction, in particular for chassis components.
Die Vorteile der Stabilisatorstrebe stellen sich wie folgt dar:
- - geringer Querschnittsprofildurchmesser,
- - maximale Kraftübertragung in Stablängsrichtung ohne plastische Deformation,
- - einfache und günstige Fertigung infolge einer geringen Fertigungstiefe, bei der eine Nachbearbeitung nicht erforderlich ist,
- - ausgezeichnete statische und dynamische Struktursteifigkeit bei allen Betriebstemperaturen,
- - optimales Verhältnis zwischen Struktursteifigkeit und minimalem Gewicht.
- - small cross-sectional profile diameter,
- - maximum force transmission in the longitudinal direction without plastic deformation,
- simple and inexpensive production due to a low vertical range of manufacture, in which post-processing is not necessary,
- - excellent static and dynamic structural rigidity at all operating temperatures,
- - optimal ratio between structural rigidity and minimal weight.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the combination indicated in each case, but also in other combinations or on their own without departing from the scope of the present invention.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand einer Ausführungsform in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The invention is illustrated schematically below using an embodiment in the drawing and is described in detail with reference to the drawing.
Es zeigen:
-
1 eine Querschnittsansicht eine Stabilisatorstrebe in einer Ebene im Wesentlichen orthogonal zu seiner Längsachse, -
2 eine Perspektivansicht der Stabilisatorstrebe von1 , -
3 eine Perspektivansicht der Stabilisatorstrebe von2 bei dem an beiden freien Enden jeweils ein Kugelgelenk montiert ist, -
4 zeigt den BereichI von2 in vergrößerter Darstellung, -
5 zeigt die Stabilisatorstrebe von3 von einer Stirnansicht, wobei die Kugelzapfen der beiden Kugelgelenke relativ zueinander einen Winkel von 90° einschließen, und -
6 und7 zeigen jeweils Strebenkörper nach dem Stand der Technik mit daran montierten Kugelgelenken.
-
1 1 shows a cross-sectional view of a stabilizer strut in a plane substantially orthogonal to its longitudinal axis, -
2 a perspective view of the stabilizer strut of1 . -
3 a perspective view of the stabilizer strut of2 in which a ball joint is mounted on both free ends, -
4 shows the areaI of2 in an enlarged view, -
5 shows the stabilizer strut from3 from an end view, the ball pins of the two ball joints enclosing an angle of 90 ° relative to one another, and -
6 and7 each show strut bodies according to the prior art with ball joints mounted thereon.
In den
Im Folgenden wird die Stabilisatorstrebe als „Strebenkörper“ bezeichnet.The stabilizer strut is referred to below as the “strut body”.
Der Strebenkörper
Der Strebenkörper
Der Strebenkörper ist zur weiteren Verbesserung seiner Steifigkeit an seiner Aussenfläche an seinen Profilsenken durch Rippen
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