底盘控制臂和用于制造底盘控制臂的方法与流程

[0001]
本发明涉及一种根据权利要求1特征的底盘控制臂1、尤其是横向控制臂以及一种根据权利要求8特征的用于制造这种控制臂的方法。


背景技术：

[0002]
底盘控制臂(其也称为机动车控制臂或简称为控制臂)通常设计成单壳或多壳金属板结构或以锻造控制臂形式的锻造部件。这种底盘控制臂通常包括具有用于2-3个轴承的轴承容纳部的基体。
[0003]
de 10 2006 051 609 a1公开了一种横向控制臂，其构造为两件式的焊接部件。两个壳元件形锁合地相互嵌接并且焊接在一起。这种控制臂的制造相对复杂，因为不同部件必须分别制造并且精确地接合。由此对待连接部件的几何形状的精度提出更高的要求。此外，焊点会造成热影响区，从而潜在地削弱材料。
[0004]
通过de 10 2010 006 284 a1，在铸造结构中的横向控制臂也属于现有技术。铸造结构制造成本低，但需要最小壁厚，这可能导致重量增加。而且需要更复杂的机械修整。


技术实现要素：

[0005]
本发明所基于的任务是提出一种重量轻的机动车控制臂，其制造简单且成本低廉。此外，应提出一种用于这种车辆控制臂的适合的制造方法。
[0006]
任务的实物部分通过一种具有权利要求1特征的车辆控制臂来解决。
[0007]
根据权利要求8的方法解决上述任务。
[0008]
本发明的有利扩展方案是相应从属权利要求的技术方案。
[0009]
根据本发明的底盘控制臂具有材料相同地一体构成的基体。基体由挤出的空心型材制成，该空心型材具有多个空腔。基体具有至少一个贯穿基体的轴承容纳部。
[0010]
该轴承容纳部是底盘控制臂的第一轴承容纳部，其由挤出的空心型材的空腔之一形成。第一轴承容纳部具有第一轴承轴线，其方向相应于形成第一轴承容纳部的空心型材在轴承容纳部区域中的挤出方向。
[0011]
已经在挤出过程中这样构造挤出的空心型材，使得所述多个空腔之一的横截面用作轴承容纳部。为此，该空腔优选具有圆形的内横截面。尤其是该空腔的横截面不必以材料去除的方式进行修整。由此，底盘控制臂的制造成本低廉。基于挤出的型材的制造方法空腔指向预定方向。该方向被称为挤出方向。当底盘控制臂或基体在挤出之后在部分区域中被弯曲时，该挤出方向也依然保持。挤出方向在该弯曲加工后不再是直线。但在该轴承容纳部内，轴承轴线保持是直线。它在该轴承容纳部区域中指向挤出方向。
[0012]
在该空腔区域中可存在调整的壁厚，该壁厚可通过在挤出过程中的轮廓成型(profilgebung)产生。由此，底盘控制臂同时具有低重量。
[0013]
规定的是，基体在基体的第一端部区段中具有第二轴承容纳部，该第二轴承容纳部具有第二轴承轴线，其方向不同于挤出方向。尤其是第二轴承轴线垂直于挤出方向。在第
一端部区域中的第二轴承容纳部在制造空心型材之后通过材料去除加工产生。例如横向于空心型材加工一个开口、尤其是孔。轴承轴线在压入的轴承中相应于相应压入方向。
[0014]
本发明不排除在另一个空腔中形成第二轴承容纳部，该第二轴承容纳部的轴承轴线也指向挤出方向。但出于运动学原因可能需要设置不同空间方向上的轴承轴线。本发明以此为出发点：至少一个所述轴承轴线与相应轴承容纳部的挤出方向一致。
[0015]
底盘控制臂构造为具有三个轴承的三角形控制臂。根据本发明，底盘控制臂在基体的第二端部区段中具有一个轴承容纳部。具有第一轴承容纳部的中间区段设置在两个端部区段之间。基体具有从第一端部区段延伸到中间区段的第一支腿。此外，基体具有从第二端部区段延伸到中间区段的第二支腿。被视为有利的是，将单独制造的轴承通过第三轴承容纳部与三角形控制臂连接。在轴承连接部形式的轴承容纳部中，轴承轴线可不同于轴承连接部的定向、如垂直于它。该轴承容纳部尤其可以是壁区段，在其上可固定任意轴承。
[0016]
基体作为空心型材优选具有相对置的、优选平行的壁和将壁彼此连接的腹板。由此形成基体的空腔。腹板具有纵向延伸。通过挤出过程，腹板的纵向延伸相应于挤出方向。根据本发明规定，腹板沿第一支腿的纵向方向定向。这意味着，它们也相应于第一支腿纵向方向的挤出方向。与此相应，如果第二支腿与第一支腿成角度设置，则腹板也基本上横向于第二支腿延伸。
[0017]
底盘控制臂要承受局部非常不同的负荷。因此，空心型材的所述至少两个腹板优选具有彼此不同的厚度。在承受较高负荷的区域中，所述至少一个设置在那里的腹板的厚度要大于底盘控制臂的承受较小负荷区域中的腹板的厚度。术语“厚度”表示在两个相对置的壁之间延伸的腹板的平均厚度。严格来说，单个腹板的厚度在其从一个壁到另一个壁的延伸中并不是恒定的。出于制造技术原因，在腹板和壁的相应内侧之间总是存在过渡半径。厚度表示腹板的平均厚度并且尤其是腹板中间区域中的厚度，在此假设腹板在中间区域中具有其最小厚度并且厚度可向腹板的端部略微增加。当差异大于5％、尤其是大于10％并且优选大于20％时，则尤其是存在不同的厚度。
[0018]
在本发明的一种扩展方案中规定，至少一个腹板设置在第一支腿中并且至少一个腹板设置在第二支腿中。在此优选第一支腿中的腹板具有比第二支腿中的腹板更大的厚度。第一支腿中的腹板同时是用作轴承容纳部的空腔与相邻空腔之间的分界部，相邻空腔因此设置在中间区段区域中并延伸直至第二支腿中。
[0019]
可设置两个以上的空腔。优选在此情况下在中间区段区域中并且尤其是在第一支腿区域中设置多个空腔或腹板。较厚的腹板和相邻腹板之间较小的间距可显著加固底盘控制臂。因而尤其是在第一支腿的区域中也可在制造成本非常低的轻质结构中吸收非常高的负荷。
[0020]
第一支腿中的所述至少一个腹板可同时形成第一支腿的边缘区域。为此它可设置在第一支腿的边缘区域中。术语“边缘区域”不仅指壁的最外侧棱边或纵向侧面，而且也指距纵向侧面短距离(小于支腿宽度的50％)的区域。尤其是腹板从外纵向侧面稍微缩回。腹板到支腿的经加工的纵向侧面之间的距离至少如此之大，使得在以去除材料的刀具、尤其是铣刀作用时不会产生相应腹板与铣刀接触的危险。通过将腹板优选尽可能设置在边缘区域中、即相对较远地向外设置，提高了基体的惯性矩和因此抗扭转性。
[0021]
在本发明的一种扩展方案中，基体的相对置壁在基体的边缘区域中至少区域地弯
曲，更确切地说所述壁这样弯曲，使得壁的自由端部指向彼此。由此基体附加地封闭。指向彼此的端部可相互接合、尤其是通过材料锁合连接(焊接、钎焊、粘接)接合。此外，可通过弯曲腹板附近的壁显著加固基体的相应边缘区域。在弯曲端部时，尤其是与端部相邻的腹板可用作成型力的支座，这简化了成型。另一优点在于：在去除材料的加工之后可形成边缘轮廓，该边缘轮廓具有局部垂直于挤出方向的延伸。弯曲的边缘区域可垂直于挤出方向或概括来说与其成角度地延伸并且因此与腹板成角度延伸，这显著改善了基体的刚性。
[0022]
为了更好地在第二轴承容纳部区域中传递力，有利的是，第二轴承容纳部这样贯穿基体，使得至少一个腹板在基体中的延伸被该轴承容纳部中断。所述至少一个腹板优选这样设置和定向，使得其与该轴承容纳部相交。尤其是多个腹板与该轴承容纳部相交。从而在轴承容纳部的两侧在壁之间建立连接。所述轴承容纳部尤其是贯穿两个相对置的壁。嵌入轴承容纳部中的轴承衬套不仅可将待传递的力传递到壁上，而且也可传递到腹板上。
[0023]
根据本发明的、用于制造这种底盘控制臂的方法的特征在于，首先提供具有挤出的空心型材的基体。该空心型材应具有多个通过挤出制成的、横截面不同的空腔。空腔之一用于形成轴承容纳部。为了节省材料规定，通过去除空心型材的材料来缩短边缘侧的空腔以形成第一轴承容纳部。
[0024]
边缘侧的空腔尤其适合用于形成一个轴承容纳部，因为轴承因此尽可能暴露地设置在空心型材中。出于制造技术原因，空心型材在挤出之后具有长度一致的空腔。对于轴承容纳部而言，轴承容纳部的长度不需要等于整个底盘控制臂的长度。因此规定，在该空腔区域中去除基体的边缘侧材料并且由此使轴承容纳部仅具有所需的长度。从而将最大程度的减轻重量与低成本的制造过程相结合。
[0025]
挤出的空心型材被弯曲成其最终形状。如上所述，空心型材可在挤出之后被弯曲，使得其挤出轴线在底盘控制臂的纵向延伸中不再是直线，而是具有弯曲的延伸。弯曲成其最终形状可在去除边缘侧材料之前和/或之后进行。通过弯曲可将沿挤出方向延伸的第一支腿置于期望的位置中。中间区段连接到第一支腿上并且第二支腿与挤出方向成角度地连接到中间区段上。基体是大致l形的且具有钝角。
[0026]
第二轴承容纳部构造在空心型材中，第二轴承容纳部横向于挤出方向贯穿基体。在去除材料的加工中在第二轴承容纳部区域中去除至少一个在空心型材的相对置壁之间延伸的腹板。优选在轴承容纳部区域中去除两个或更多腹板。所述腹板用于更好地将力从轴承容纳部传递到基体的相邻区域。此外，可在冲孔之后略微加宽所述轴承容纳部。
[0027]
作为另外加固基体的措施，可将其边缘区域至少局部区域地弯曲，使得相对置壁的自由端部指向彼此。由此产生所有壁的另一相互支撑。此外，相向弯曲的壁可在端侧相互接合、尤其是通过熔焊方法接合。
[0028]
最后，在一种扩展方案中规定，在第二支腿的自由端部区域上构造有叉形的轴承容纳部。这种设计形状通过间隔开的壁产生。仅通过材料去除加工进行边缘侧的轮廓成型(konturgebung)。轴承通过至少一个连接元件与轴承容纳部连接。轴承例如可以是铸造部件或锻造部件。优选在叉形的轴承容纳部中设有多个连接元件，其不仅贯穿叉形的轴承容纳部而且也贯穿轴承嵌入叉形轴承容纳部中的固定区段。尤其是所述部件彼此铆接。在此情况下连接元件是铆钉。
[0029]
根据本发明的底盘控制臂的优点在于，可借助不同厚度的腹板有针对性地调节其
刚性。腹板也可称为加强肋。壁(也可称为底盘控制臂的底板或盖板)的附加的边缘侧弯曲或转向(umstellen)是用于附加地增加刚性的重要方面。壁的弯曲尤其是在底盘控制臂的内半径区域中进行，即在其两条支腿彼此形成的钝角(90
°
<角度<180
°
)区域中。
[0030]
通过使基体既可用作左底盘控制臂也可用作右底盘控制臂进一步降低了成本。此外，通过模块化结构设计可将特殊的轴承部件在叉形的轴承容纳部中与底盘控制臂连接，尤其是可购买低成本的球铰并将其与底盘控制臂连接。尤其是通过使用单独的轴承部件可实现材料混合。基体或由此叉形轴承容纳部也可由铝材制成，而轴承可由钢制成。尤其是为基体使用6000和7000系铝合金。在由这种材料制成的基体中可将轴承直接压入轴承容纳部中，而无需使用附加的轴承衬套。
[0031]
基体的壁和较薄的腹板可分别具有5-8mm的厚度，而中间区段或第一支腿区域中的所述一个或多个腹板的厚度优选比第二支腿中的较薄的腹板的厚度大至少20％。单个腹板的厚度例如可以是10mm，而壁的厚度可以是5-8mm。
附图说明
[0032]
下面参照示意图中示出的实施例详细阐述本发明。附图如下：
[0033]
图1示出底盘控制臂的透视图；
[0034]
图2以透视图示出图1的底盘控制臂的基体；
[0035]
图3以水平纵剖面图示出图2的基体；
[0036]
图4以从斜下方看的视图示出图2的基体；
[0037]
图5以看向第一轴承轴线的侧视图示出图3和4的基体；
[0038]
图6以透视图示出基体的细节放大图；和
[0039]
图7以透视图示出另一种实施例。
具体实施方式
[0040]
图1示出三角形控制臂形式的底盘控制臂1。底盘控制臂1包括材料相同地一体构成的基体2。该基体2由挤出的空心型材制成。图2的视图示出没有附件的基体2。挤出的空心型材具有多个空腔3至5(图2)。在图平面中左侧的空腔3也同时构造为轴承容纳部6。该轴承容纳部6贯穿基体2。它构成第一轴承容纳部6。第一轴承容纳部6具有第一轴承轴线l1。该第一轴承轴线l1平行于空心圆柱形空腔6的封闭壁延伸。因此，轴承轴线l1的方向相应于挤出方向e。为了示出(局部)挤出方向，在轴承容纳部6附近画出该挤出方向。
[0041]
基体2构造为大致l形的。它包括具有第一轴承容纳部6的中间区段7。在中间区段7上在一侧连接第一支腿8并且在另一侧连接第二支腿9。这两个支腿8、9彼此成钝角并且具有倒圆的过渡区域。第一轴承容纳部6与凹形倒圆的过渡区域相对置。第二轴承容纳部11位于第一支腿8的第一端部区段10中。第二轴承容纳部11贯穿基体2(图2)。第二轴承容纳部具有轴承轴线l2，其方向不同于挤出方向e。尤其是第二轴承轴线l2垂直于挤出方向e。第二轴承容纳部11在横截面中是圆形的。
[0042]
轴承容纳部11在图中从上到下、即从其上侧12(如图1所示)到其下侧13(如图4所示)贯穿基体2。如果不考虑形成第一轴承容纳部6的空腔3，上侧12和下侧13是平坦的。该第一轴承容纳部6的直径在内部和外部均大于在上侧12和下侧13之间的距离。因此，底盘控制
臂1的基体2大部分明显窄于挤出的第一轴承容纳部6。图5以看向第一轴承容纳部6的侧视图示出：轴承容纳部6的直径明显大于基体2在其它区域中的厚度。
[0043]
第三轴承容纳部15设置在第二端部区段14上，该第二端部区段与中间区段7间隔开地位于第二支腿9上。第三轴承容纳部在端部区段14上具有叉部。该叉部由两个相对置的壁16、17形成，所述壁限定底盘控制臂1的上侧12和下侧13。壁16、17彼此平行延伸。壁16、17通过第一腹板18彼此连接。该腹板18与端部区段14的外端部间隔开，从而壁16、17超过腹板18延伸到端部区段14的区域中并且因此形成叉形的轴承容纳部15。
[0044]
图1示出轴承19、20被压入轴承容纳部6、11中或者轴承21被固定到轴承容纳部15上。它们分别是橡胶金属轴承。
[0045]
第三轴承容纳部15上的轴承21具有臂22，该臂嵌入轴承容纳部15中并且在那里通过三个铆钉23与壁16、17并且因此与基体2连接。另一方面，臂22在其自由端部上具有轴承销24，该轴承销相对于臂22弯折并且通过橡胶轴承相对于轴承21的臂22可运动地支承。
[0046]
在制造技术方面应注意，这种底盘控制臂1不能仅是挤出过程的结果。为了更好地说明制造过程，图3示出底盘控制臂1除了与轴承容纳部15相邻的较短的第一腹板18之外还具有另一腹板25，所述另一腹板25从中间区段7开始并且延伸直至第一支腿8的端部区段10中。这个明显更长的腹板25在其延伸中弧形弯曲。这归因于底盘控制臂1在挤出之后或在挤出期间已经被弯曲。腹板25的挤出方向始终相应于腹板25的延伸。
[0047]
底盘控制臂1的期望的边缘轮廓也不能仅通过挤出实现。底盘控制臂1的边缘轮廓通过材料去除、尤其是切削加工形成。图3示出轴承连接部15区域中的开口27，其用于连接元件23、尤其是铆钉穿过。图3还示出较长的、弯曲的腹板25在第二轴承容纳部11区域中延伸。该腹板与轴承容纳部11偏心地相交。轴承容纳部11因此不仅贯穿相应壁16、17，而且也同时贯穿腹板25。
[0048]
图3还示出第三腹板26形成通向第一轴承容纳部6的过渡部。该第三腹板26的厚度d1大于第一腹板18的厚度d2，第一腹板远离中间区段7地设置。此外，在第二腹板25和第三腹板26之间的距离小于在第一腹板18和第二腹板25之间的距离。由此，中间的空腔5(图2)在横截面中明显大于与第一轴承容纳部6相邻的空腔4。由此可在轴承容纳部6区域中或在中间区段7区域中实现提高的刚性。另外，腹板25在第一支腿8的边缘区域28附近延伸。尽管该腹板仍与边缘区域28相距一定距离地延伸，但它尤其是在到中间区段7的过渡部中以及在具有第二轴承容纳部11的第一端部区段10的区域中靠近边缘区域。在第一支腿8的中间区域中该距离基于弯曲的延伸而略微增加，而第一支腿8的边缘侧28基本上笔直地延伸。该边缘侧28也可称为第一支腿8的外侧。相对置的内侧29弧形弯曲。弧形形状流畅地延伸并且没有跳跃地从第一支腿8过渡到第二支腿9。该内侧29也可称为弯曲侧或凹侧。如果还有更多的腹板或加强肋，则也可在该边缘区域中设置一个腹板。在本实施例中虽然在内侧29上没有腹板，但通过弯曲在上壁16和下壁17上的外边缘区域30、31，使两个边缘区域30、31相互接近。在本实施例中，两个边缘区域30、31以相同的方式弯曲。它们的彼此相对置的自由端部32、33指向彼此。壁16、17的所述自由端部32、33可以未详细示出的方式彼此接合、尤其是彼此焊接(图6)。
[0049]
图5以侧视图示出两个壁16、17通过多个区域彼此连接，一方面通过不同厚度的腹板18、25、26，其中，较薄的腹板18具有5至8mm的厚度d2，而至少较厚的腹板26具有约8至
10mm的更大的厚度d1。位于其间的腹板25也可具有8至10mm的厚度。同时基体2的壁厚在壁16、17方面在很大程度上恒定。仅在第一轴承容纳部6区域中壁厚可显著减小并且基本上减半。壁16、17的增厚部位于第一支腿8的外边缘侧28上，这通过在相对于第二支腿9弯曲第一支腿8时压缩(stauchung)基体2实现。
[0050]
这种底盘控制臂1既可用于机动车左侧，也可用于机动车右侧。基体2关于其在图3中示出的横截面在上侧和下侧方面镜像对称。基体可通过挤出、随后的成型和切削加工低成本地制造。在材料去除加工时尤其是这样缩短空心型材的第一空腔3，使得仅保留上述第一轴承容纳部6，该第一轴承容纳部在其纵向轴线l1方向上看大约具有与在第二支腿9的第二端部区段14上的轴承容纳部15相同的长度。这种底盘控制臂1尤其是适合作为麦克弗森悬架轴(federachse)的下横向控制臂。在此示出的底盘控制臂1由6000或7000系铝合金制成。
[0051]
图7以透视图示出底盘控制臂1的另一种实施例。相同的附图标记用于与图1至6中基本上功能相同的部件。参考图1和2的描述，下面仅说明差异。在本实施例中，在底盘控制臂1中设置有另外的腹板34-37和由此产生的另外的空腔。由此，基体2可被大大加固。由于这是挤出型材，因此无需附加的制造步骤来制造另外的腹板37。
[0052]
与第一种实施例相比的另一个区别在于：第三轴承容纳部15直接集成在底盘控制臂1中，即构造为基体2中的另一通口。轴承容纳部15这样定向，使得具有轴承销24的轴承21不必通过附加的连接器件拧紧，而是可直接压入基体2中，如图7所示。
[0053]
图7还示出壁16、17的厚度可横向于挤出方向变化。直接相对置的壁区段可部分区域地更厚或更薄。也可以是两个壁16、17中的仅一个壁区域地具有变化的厚度。
[0054]
附图标记列表
[0055]1ꢀꢀ
底盘控制臂
[0056]2ꢀꢀ
基体
[0057]3ꢀꢀ
空腔
[0058]4ꢀꢀ
空腔
[0059]5ꢀꢀ
空腔
[0060]6ꢀꢀ
第一轴承容纳部
[0061]7ꢀꢀ
中间区段
[0062]8ꢀꢀ
第一支腿
[0063]9ꢀꢀ
第二支腿
[0064]
10 第一支腿的第一端部区段
[0065]
11 在第一端部区段中的轴承容纳部
[0066]
12 基体的上侧
[0067]
13 基体的下侧
[0068]
14 第二支腿的第二端部区段
[0069]
15 在第二端部区段上的轴承容纳部
[0070]
16 上壁
[0071]
17 下壁
[0072]
18 腹板
[0073]
19 在第一轴承容纳部中的轴承
[0074]
20 在轴承容纳部中的轴承
[0075]
21 在轴承容纳部上的轴承
[0076]
22 轴承的臂
[0077]
23 连接元件
[0078]
24 轴承的轴承销
[0079]
25 腹板
[0080]
26 腹板
[0081]
27 在基体中的开口
[0082]
28 第一支腿的边缘侧
[0083]
29 第一支腿的内侧
[0084]
30 下壁的边缘区域
[0085]
31 上壁的边缘区域
[0086]
32 上壁的边缘区域的自由端部
[0087]
33 下壁的边缘区域的自由端部
[0088]
34 腹板
[0089]
35 腹板
[0090]
36 腹板
[0091]
37 腹板
[0092]
d1 腹板的厚度
[0093]
d2 腹板的厚度
[0094]
e
ꢀꢀ
挤出方向
[0095]
l1 第一轴承容纳部的轴承轴线
[0096]
l2 轴承容纳部的轴承轴线