Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines geteilten Rohrstabilisators mit einem zwei Rohrstabilisatorhälften miteinander koppelnden Schwenkmotor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige geteilte Rohrstabilisatoren werden in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um Wankbewegungen des Fahrzeugaufbaus entgegenwirken zu können. Der Schwenkmotor, welcher die Rohrstabilisatorhälften miteinander koppelt, dient dazu, die beiden Rohrstabilisatorhälften gegeneinander zu verschränken und so auf die beiden Räder einer Achse unterschiedliche Kräfte zu übertragen, so dass einer Wankbewegung des Fahrzeugaufbaus entgegengewirkt wird.

Aus dem Stand der Technik sind mehrere Verfahren zur Herstellung derartiger geteilter Rohrstabilisatoren bekannt. So sind aus den Druckschriften DE 199 30 444 C2 und DE 199 36 541 C2 Verfahren bekannt, bei denen die drehfeste Verbindung zwischen den Rohrstabilisatorhälften und dem Schwenkmotor (Aktuator) über sepa¬ rate Kopplungsglieder realisiert wird. Bei den aus dieser Druckschrift bekannten Herstellungsverfahren sind somit zusätzliche Bauteile, nämlich die Kopplungs¬ glieder, erforderlich.

Aus der DE 198 53 798 C1 ist es bekannt, aus Vollstäben bestehende Stabilisator¬ hälften mittels einer zusätzlichen Hülse verdrehfest miteinander zu verbinden. Hierzu weisen die miteinander zu verbindenden Stabilisatorhälften Außenverzah¬ nungen auf, über die die Verbindungshülse aufgeschoben wird. Anschließend wird die Verbindungshülse plastisch verformt, so dass sich eine formschlüssige Verbin¬ dung zwischen der Hülse und den jeweiligen Stabilisatorhälften ergibt. Für diese Verbindungsart ist ebenfalls einzusätzliches Bauteil, nämlich die Hülse erforderlich.

Schließlich ist aus der DE 102 25 035 A1 bekannt, zwei aus Vollstäben bestehende Stabilisatorhälften über ein äußeres Drehteil drehfest miteinander zu verbinden. Dabei ist vorgesehen, dass das äußere Drehteil über eine Schweißnaht drehfest mit einer Stabilisatorhälfte verbunden ist. Die Schweißnaht hat dabei die Funktion, die innenliegenden Arbeitsräume des Aktuators nach außen druckdicht zu ver¬ schließen und die mit dem äußeren Drehteil verbundene Stabilisatorhälfte gegen¬ über dem äußeren Drehteil axial zu sichern. Das aus dieser Druckschrift bekannte Verfahren ist fertigungstechnisch vergleichsweise aufwendig und auf Rohrstabili¬ satoren nicht ohne weiteres übertragbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines geteilten Rohrstabilisators mit einem zwei Rohrstabilisatorhälften miteinander kop¬ pelnden Schwenkmotor anzugeben, bei dem gewichtsoptimierte Rohrstabilisator¬ hälften auf einfache Weise sicher an die Anschlussteile des Schwenkmotors dreh¬ fest angebunden werden können. Insbesondere soll die drehfeste Verbindung den Anforderungen gerecht werden, die aufgrund der im Einsatzfall gegebenen wech¬ selnden Beanspruchung aufgrund wechselnder Torsionsrichtungen und sonstiger dynamischer Wechselbeanspruchungen vorliegen. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen geteilten Rohrstabilisator mit Schwenkmotor anzugeben, der einfach aufgebaut ist und bei dem eine gewichtsoptimierte, den im Einsatzfall auftretenden Belastungen sicher gerecht werdende drehfeste Verbin¬ dung zwischen den Rohrstabilisatorhälften realisiert ist.

Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merk¬ malen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 10 angegeben.

Hinsichtlich des Rohrstabilisators wird diese Aufgabe durch einen geteilten Rohr¬ stabilisator mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst. In den Unteran¬ sprüchen 12 bis 16 sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Rohrstabilisators angegeben.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass eine direkte Anbindung der Rohrstabilisatorhälften an die Anschlussteile des Schwenkmotors möglich ist. Die stoffschlüssige Verbindung, welche insbesondere durch Schweißen (MAG-Schweißen, Laserstrahlschweißen) herstellbar ist, ist besonders geeignet für die wechselnde Beanspruchung dieser verdrehfesten Verbindung im Einsatz des Stabilisators.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das erfindungsgemäße Verfahren ohne zusätzliche Bauteile auskommt, mit denen die verdrehfeste Verbindung erst mög¬ lich wird.

In den aufgeweiteten und gestauchten Rohrenden, welche mit den Anschlussteilen des Schwenkmotors zu verbinden sind, liegt ein günstiger Faserverlauf im Werk¬ stoff vor, weil bei dem erfindungsgemäßen Herstellverfahren keine spanende Bear¬ beitung der Rohrenden erfolgt.

Durch den Wegfall von zusätzlichen Hilfsfügeteilen, die durch formschlüssige Ver¬ bindungen mit den Stabilisatorhälften verbunden werden (wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist), ist es bei der Erfindung auch nicht erforderlich, die Stabili¬ satorhälften mit Verzahnungen zu versehen, die die formschlüssige Verbindung mit dem Hilfsfügeteil ermöglichen.

Das Weiten und Anstauchen der Rohrenden hat bei der Erfindung mehrere positive Effekte. Durch das radiale Aufweiten erfolgt eine Vergrößerung des Durchmessers, so dass sich das Flächenträgheitsmoment des Rohrendes erhöht. Gleichzeitig führt das Aufweiten zu einer Verringerung der Spannungen in der späteren Schweißnaht bzw. allgemein im späteren Fügebereich, weil sich aufgrund der Aufweitung eine größere Fläche einstellt, auf die sich die im Einsatzfall auftretenden Kräfte verteilen. Die im Einsatzfall auftretenden Spannungen sind somit deutlich geringer als im Falle von nicht aufgeweiteten Rohrenden. Auf diese Weise kann eine höhere Zeit¬ standfestigkeit der Verbindung erreicht werden.

Das axiale Stauchen des Rohrendes, welches erfindungsgemäß in einem Arbeits¬ schritt mit dem Aufweiten erfolgt, hat den Zweck, die Wanddicke des Rohrendes zu vergrößern. Dadurch kann eine stärkere und bessere Verbindung des Rohrendes mit den Anschlussteilen des Schwenkmotors erreicht werden.

Die erfolgreiche Anwendung der Erfindung ist grundsätzlich unabhängig davon, ob die Stabilisatoren über ihre Längserstreckung einen gleich bleibenden oder einen ungleichförmigen Durchmesser- und/oder Wanddickenverlauf aufweisen. In der Praxis werden häufig die die späteren Rohrstabilisatorhälften bildenden Rohr¬ abschnitte in ihrem geraden Zustand einer oder mehreren lokalen Umformungen unterzogen, mit denen die Wanddicke und/oder der Durchmesser des geraden Rohrabschnittes an die Anforderungen des späteren Stabilisators angepasst wer¬ den. So wird in der Praxis häufig z.B. durch lokales Rundkneten der geraden Rohr¬ abschnitte der gewünschte Wanddicken- und/oder Durchmesserverlauf über die Längserstreckung des Stabilisators erzeugt.

Die Anschlussteile des Schwenkmotors, mit denen die Enden der Rohrstabilisator¬ hälften stoffschlüssig verbunden werden, sind vorzugsweise als Wellen ausgebil¬ det. Sowohl Vollwellen (also Wellen aus Vollmaterial) als auch Hohlwellen sind grundsätzlich in gleicher Weise geeignet. Sind die Anschlussteile als Hohlwellen ausgebildet, so ist hinsichtlich der Dimensionierung insbesondere der Wanddicke der Hohlwelle darauf zu achten, dass die erforderlichen Drehmomente sicher über¬ tragen werden können.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist um das Rohrende herum während des Aufweitens mit dem Dorn ein Matrizenwerkzeug angeordnet, dessen Innendurchmesser exakt dem gewünschten späteren Außendurchmesser des Rohrendes nach Aufweitung und Stauchung entspricht. Dieses Matrizenwerkzeug dient dem Kalibrieren des Rohraußendurchmessers und insbesondere der Rohr¬ stirnfläche, so dass sich eine plane Ringfläche als Rohrstirnfläche ergibt. Vorzugs¬ weise erfolgt dieser Schritt des Kalibrierens also bei der Erfindung wiederum im selben Arbeitsschritt wie das Aufweiten und das Stauchen.

Prinzipiell ist es möglich, das Aufweiten, Stauchen und Kalibrieren der Rohrenden im kalten Zustand, im halbwarmen Zustand oder im warmen Zustand durchzufüh¬ ren. Bevorzugt wird das Umformen der Rohrenden im warmen Zustand, z. B. bei etwa 900 ⁰ C. Will man auf die Notwendigkeit des Erwärmens der Rohrenden ver¬ zichten, so kann das Aufweiten und Stauchen ebenso wie das Kalibrieren der Rohrenden auch im kalten Zustand erfolgen. In diesem Fall sind die Werkzeuge und Maschinen entsprechend den größeren Kräften stärker auszulegen.

Der erfindungsgemäße Rohrstabilisator kommt ohne zusätzliche Kopplungs¬ elemente aus, weil die für den Anschluss der Rohrstabilisatorhälften ausgebildeten Enden integral aus dem Material der Rohrstabilisatorhälften selbst geformt sind. Daher ist der erfindungsgemäße Rohrstabilisator einfach im Aufbau und bei der Montage leicht zu handhaben. Durch das radiale Aufweiten des mit dem Anschlussteil des Schwenkmotors zu verbindenden Endes der jeweiligen Rohrsta¬ bilisatorhälfte wird eine größere Anschlussfläche erreicht, in der die im Einsatzfall auftretenden Spannungen reduziert sind. Die durch das gleichzeitig erfolgende axiale Stauchen erreichte Wanddickenvergrößerung trägt ebenfalls zu einer Ver¬ größerung der Fläche bei, die für die Aufnahme der auftretenden Kräfte zur Verfü¬ gung steht. Außerdem führt die im Bereich der Enden vergrößerte Wanddicke zu einer stoffschlüssigen Verbindung, die wesentlich belastbarer ist und eine höhere Zeitstandfestigkeit aufweist als dies ohne axiale Stauchung der Fall wäre.

Um das Gesamtgewicht des Rohrstabilisators zu optimieren, können einzelne Bereiche oder Abschnitte des Rohrstabilisators durch lokale Umformverfahren so bearbeitet sein, dass seine Wanddicke und/oder sein Durchmesser entsprechen den im Einsatzfall auftretenden Belastungen lokal reduziert ist. Um dies zu errei¬ chen bietet sich beispielsweise das lokale Rundkneten als Umformverfahren an. Dieses Verfahren wird in an sich bekannter Weise an den geraden, die späteren Rohrstabilisatorhälften bildenden Rohrabschnitten ausgeführt.

Im Folgenden wird die Erfindung an Hand einer ein Ausführungsbeispiel darstellen¬ den Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen

Figur 1a einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten geteilten Rohrstabilisator mit Schwenkmotor;

Fig. 1b einen Rohrstabilisator mit Schwenkmotor, bei dem die Anschlussteile als Vollwellen ausgebildet sind;

Fig. 1c einen Rohrstabilisator mit Schwenkmotor, bei dem die Anschlussteile als Hohlwellen ausgebildet sind;

Figur 2 eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Rohrstabilisator¬ hälfte, bei dem das aufgeweitete und gestauchte Rohrende im Schnitt dargestellt ist;

Figur 3 den Arbeitsschritt des Aufweitens und Stauchens mit gleichzeitigem Kalib¬ rierschritt in einer Schnittdarstellung.

In Figur 1a ist ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter geteilter Rohrstabilisator (1 ) mit Schwenkmotor (2) dargestellt. Die beiden Rohrstabilisator¬ hälften (3, 4) weisen an ihren dem Schwenkmotor (2) zugewandten Enden aufge¬ weitete und gestauchte Rohrenden auf, welche über Schweißnähte (10) mit den Anschlussteilen des Schwenkmotors (2), die hier als Wellen (5, 6) ausgebildet sind, drehfest verbunden sind. Die in Fig. 1a links dargestellte Welle (5) ist dabei als Vollwelle ausgebildet, während die rechte Welle (6) als Hohlwelle ausgebildet ist. Es versteht sich, dass die Anordnung der Wellen (5, 6) auch genau umgekehrt sein könnte.

Über ihre Längserstreckung weisen die Rohrstabilisatorhälften (3, 4) Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern und/oder mit reduzierter Wanddicke auf. Diese Abschnitte wurden z.B. durch Rundkneten an den noch nicht gebogenen geraden Rohrabschnitten erzeugt. Nach dem Rundkneten der geraden Rohrabschnitte wur¬ den die mit den Wellen (5, 6) des Schwenkmotors (2) zu verbindenden Rohrenden aufgeweitet und gestaucht. Dieser Verfahrensschritt wird nachstehend noch genauer in Bezug auf die Figuren 3a und 3b erläutert.

Die in Figur 1a dargestellte räumliche Form der Rohrstabilisatorhälften (3, 4) wird durch Biegen in an sich bekannter Weise erzeugt. Ebenso werden die Abplattungen und Lochungen an den dem Schwenkmotor (2) abgewandten Enden der Rohrstabi¬ lisatorhälften (3, 4) in an sich bekannter Art und Weise erzeugt.

Weiterhin sind in Figur 1a Lagerungen (7, 8) dargestellt, mit denen der geteilte Rohrstabilisator an dem Fahrzeugaufbau befestigt werden kann.

Fig. 1b zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rohrstabilisators, bei dem beide Anschlussteile (5) als Vollwellen ausgebildet sind, welche in die aufge¬ weiteten und gestauchten Enden der jeweiligen Rohrstabilisatorhälften eingesteckt und mit diesen stoffschlüssig verbunden sind. Im Unterschied dazu zeigt Fig. 1c eine Ausführungsform, bei der beide Anschlussteile (6) als Hohlwellen ausgebildet, in welche die aufgeweiteten und gestauchten Enden der jeweiligen Rohrstabilisa¬ torhälften eingesteckt sind. Auch bei dieser Ausführungsform sind die Hohlwellen (6) stoffschlüssig mit den Rohrstabilisatorhälften verbunden.

Zum besseren Verständnis ist in Figur 2 die Rohrstabilisatorhälfte (4) aus Figur 1a ohne Schwenkmotor (2) und ohne Lagerung (8) dargestellt. Das aufgeweitete Rohr¬ ende, welches zur drehfesten Verbindung der Rohrstabilisatorhälfte (4) mit der in Figur 2 nicht dargestellten Welle (6) des Schwenkmotors (2) (vgl. Figur 1a) dient, ist in Figur 2 im Schnitt dargestellt.

In den Figuren 3a und 3b ist der Verfahrensschritt des Aufweitens und Stauchens der Enden der Rohrstabilisatorhälften (3, 4) dargestellt. Hierbei ist in Figur 3 a die Situation vor dem Eindringen des Aufweitdorns (20) in das Rohrende dargestellt. In Figur 3 b ist die Situation nach dem Aufweiten und Kalibrieren des Rohrendes dar¬ gestellt.

In Figur 3 a wird die Rohrstabilisatorhälfte (3) durch die Spannbacke (15) einer ansonsten nicht näher dargestellten Haltevorrichtung gehalten. Das Rohrende befindet sich in der inneren Bohrung eines Matrizenwerkzeuges (30). Der Dorn (20)

ist in Bereitschaftsposition vor dem Rohrende der Rohrstabilisatorhälfte (3) ange¬ ordnet.

Um das Aufweiten und Stauchen mit gleichzeitigem Kalibrieren des Rohrendes zu erreichen, wird der Dorn (20) nun axial in das Rohrende hineingeschoben. Dabei weitet der Dorn (20) aufgrund seiner kegelförmigen Spitze (21 ) das Rohrende auf. In axialer Richtung von der kegelförmigen Spitze (21 ) zurückversetzt weist der Dorn (20) einen radialen Absatz (22) auf, gegen den sich der Werkstoff des Rohrendes abstützt, so dass das Rohrende zwischen der ortsfesten Spannbacke (15) und dem radialen Absatz (22) gestaucht wird. Dabei dickt sich das Material des Rohrendes in dem Bereich des zylindrischen Abschnitts (23) des Doms (20) auf. Auf diese Weise wird die Wanddicke des aufgeweiteten Rohrendes erhöht.

Das Matrizenwerkzeug (30) weist einen definierten Innendurchmesser auf, so dass die Umfangsfläche des Rohrendes hinsichtlich des Durchmessers kalibriert wird. Gleichzeitig wird durch den radialen Absatz (22) auch die Stirnfläche des Rohr¬ endes kalibriert, so dass sich eine exakt ebene Stirnfläche ergibt.

Der in den Figuren 3 a und 3 b dargestellte Aufweit-, Stauch- und Kalibriervorgang findet vorzugsweise im erwärmten Zustand, z. B. bei etwa 900 ⁰ C statt.

Bezugszeichenliste:

1 geteilter Rohrstabilisator

Schwenkmotor

3 Rohrstabilisatorhälfte

Rohrstabilisatorhälfte

Anschlussteil, Welle, Vollwelle

Anschlussteil, Welle, Hohlwelle

Lagerung

Lagerung 0 Schweißnaht 5 Spannbacke 0 Dorn 1 kegelförmige Spitze 2 radialer Absatz 3 zylindrischer Abschnitt 0 Matrizenwerkzeug