DE102006025275A1

DE102006025275A1 - Achsbrücke für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102006025275A1
Application number: DE200610025275
Authority: DE
Inventors: Tycho Dipl.-Ing. Eulenstein; Hans-Jürgen FAHRENTHOLZ; Wolfgang Dipl.-Ing. Mucek
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2006-05-31
Filing date: 2006-05-31
Publication date: 2007-12-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Achsbrücke für Kraftfahrzeuge mit einer mittleren Trägereinheit und zwei an gegenüberliegenden Seiten koaxial an der Trägereinheit angeordneten Achsanbindungsteilen, wobei die mittlere Trägereinheit eine erste Halbschale und eine mit der ersten Halbschale (3) verbundene zweite Halbschale aufweist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest eine der Halbschalen (3, 5; 19) ein weiteres Funktionselement (21, 23, 25, 31) der mittleren Trägereinheit (29) als integralen Bestandteil aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Achsbrücke für Kraftfahrzeuge mit einer mittleren Trägereinheit und zwei an gegenüberliegenden Seiten koaxial an der Trägereinheit angeordneten Achsanbindungsteilen, wobei die mittlere Trägereinheit eine erste Halbschale und eine mit der ersten Halbschale verbundene zweite Halbschale aufweist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Achsbrücke.
Verfahren der eingangs genannten Art und entsprechend hergestellte Achsbrücken sind bekannt. Die DE 103 37 193 A1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Achskörpers für ein Fahrzeug, wobei mindestens zwei Bauteile des Achskörpers miteinander schweißverbunden werden. Hierbei ist vorgesehen, dass die mindestens eine Schweißverbindung mittels eines Laser- und/oder mittels eines Elektronenstrahlschweißverfahrens hergestellt wird. Die DE 102 55 209 A1 zeigt ein Achsbrückgehäuse für Kraftfahrzeuge mit einer mittleren Trägereinheit und zwei an gegenüberliegenden Seiten mit der Trägereinheit verbundenen Achseinheiten, wobei die Achseinheiten aus Gussmaterial hergestellt sind. Es ist vorgesehen, dass die jeweilige Achseinheit als einteiliges Gussteil aus schweißbarem Gussmaterial ausgebildet ist, einen Achsschaftanteil, einen Bremsflanschanteil und einen Endrohranteil aufweist und mit der Trägereinheit schweißverbunden ist. Die DE 103 52 726 A1 betrifft ein Achsbrückengehäuse. Das mittlere Stück des Achsbrückengehäuses wird aus Blech gewalzt. Die EP 1 317 988 A2 zeigt eine Bauteilverbindung bei Fahrwerkskomponenten, im Wesentlichen bestehend aus einer Aufnahmehülse, insbesondere für Gummi-/Metallverbindungen oder Kugelgelenke und einem Verbindungsrohr. Die Aufnahmehülse und das Verbindungsrohr sind durch Pressschweißen miteinander verbunden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Achsbrücke sowie ein optimiertes Verfahren zu deren Herstellung anzugeben.
Die Aufgabe ist bei einer Achsbrücke für Kraftfahrzeuge mit einer mittleren Trägereinheit und zwei an gegenüberliegenden Seiten koaxial an der Trägereinheit angeordneten Achsanbindungsteilen, wobei die mittlere Trägereinheit eine erste Halbschale und eine mit der ersten Halbschale verbundene zweite Halbschale aufweist, dadurch gelöst, dass zumindest eine der Halbschalen ein weiters Funktionselement der mittleren Trägereinheit als integralen Bestandteil aufweist. Eine zusätzliche Fixierung des Funktionselements, beispielsweise durch Verschweißen eines separaten Bauteils an der Achsbrücke ist nicht notwendig. Mithin können auch die durch eine solche Fixierung hervorgerufenen Nachteile, insbesondere eine Verringerung der Tragfähigkeit und/oder der Formhaltigkeit der Achsbrücke vermieden werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Achsbrücke ist dadurch gekennzeichnet, dass die Halbschalen entlang einer gedachten Fügeebene gefügt sind, wobei entsprechende Fügenähte der mittleren Trägereinheit jeweils in der Fügeebene liegen. Vorteilhafterweise kann die Fügeebene so gewählt werden, dass diese möglichst wenig oder gar keine sicherheitskritischen Bereiche der Achsbrücke schneidet. Außerdem kann entlang der Ebene mit hoher Genauigkeit und vergleichsweise geringem Aufwand gefügt werden. Denkbar ist es auch von verschiedenen Seiten der Achsbrücke entlang der Ebene gleichzeitig zu fügen, wodurch sich eine noch gleichmäßigere Erwärmung, mithin ein noch geringerer Verzug der zu fügenden Teile ergibt. Vorteilhaft ist auch, dass sich gegenüber einteiligen mittleren Trägereinheiten eine höhere Flexibilität ergibt, da beispielsweise verschiedene Halbschalen miteinander kombiniert werden können. So ist es denkbar, eine erste Halbschale für eine Anbindung mit einer Luftfeder und eine andere Halbschale für eine Anbindung mit einer Stahlfeder bereitzustellen, die jeweils an eine zweite Halbschale mit derselben Form angebunden werden können. So ist es auch möglich eine völlig neu entwickelte zweite Halbschale mit einer bereits existierenden ersten Halbschale zu kombinieren, beispielsweise um mit minimalem Entwicklungsaufwand auf neue Entwicklungsanforderungen zu reagieren.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Achsbrücke ist dadurch gekennzeichnet, dass die Achsbrücke tragende Bereiche aufweist, die beabstandet zu den Fügenähten und/oder der Fügeebene angeordnet sind und/oder dass das zumindest eine Funktionselement beabstandet zu der Fügeebene angeordnet ist. Insbesondere ist es vorteilhaft möglich, in solche tragenden Zonen eines der Funktionselemente beziehungsweise ein sonst notwendiges Funktionsteil zu integrieren, ohne dass durch die sonst übliche Fügetechnik mit dem sonst notwendigen Funktionsteil eine Schwächung der tragenden Zone erfolgt. Mithin kann die mittlere Trägereinheit, insbesondere an den tragenden Zonen, bevorzugt an den tragenden Zonen, in die eines der Funktionselemente integriert ist, schwächer, also leichter bauend, ausgelegt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Achsbrücke ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Funktionselement um einen Achsdeckel, eine Fahrzeuganbindung, eine Federanbindung, eine Fahrzeuganbindung mit einer Luftfeder, eine Fahrzeuganbindung mit einer Stahlfeder, eine Lenkeranbindung und/oder einen Flanschring handelt. Die Funktionselemente können in die Achsbrücke ohne zusätzlichen Füge- oder Montageschritt integriert sein. Die Fahrzeuganbindung kann zumindest einem Lenker und/oder Federelementen zugeordnet sein. Die Stahlfeder kann die Führung der Achse übernehmen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Achsbrücke ist dadurch gekennzeichnet, dass die Halbschalen der mittleren Trägereinheit und/oder die Achsanbindungsteile an die mittlere Trägereinheit mittels Laserschweißen, Elektronenstrahlschweißen, Reibschweißen, insbesondere multizirkulares Reibschweißen, Pressschweißen, Löten, Hartlöten und/oder Strahllöten gefügt sind. Durch die genannten Fügetechniken ist es möglich, die zwei Halbschalen mit einem möglichst geringen Verzug und hoher Festigkeit zu fügen.
Die vorab angegebene Aufgabe ist bei einem Verfahren zur Herstellung einer vorab beschriebenen Achsbrücke dadurch gelöst, dass zumindest ein Funktionselement in zumindest eine der Halbschalen der mittleren Trägereinheit integriert wird. Durch die Integration ist es möglich eine Schwächung, die von einer sonst notwendigen Anbindung, beispielsweise Verschraubung, Verschweißung, etc. ausgehen würde, zu vermeiden.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Halbschalen der mittleren Trägereinheit durch Umformen hergestellt wird, wobei das zumindest eine Funktionselement mit ausgeformt wird. Dadurch wird es möglich, nicht nur den Schritt einer Montage und/oder Fügung, beispielsweise Verschweißung, des Funktionselements mit der Halbschale einzusparen, sondern auch den sonst zusätzlichen Schritt der Herstellung eines sonst notwendigen Funktionsteils selbst einzusparen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, das die zwei Anbindungsteile mit der mittleren Trägereinheit gefügt werden. Die Fügung kann mittels eines bekannten Verfahrens, insbesondere eines der genannten Schmelzschweißverfahren mit gleichmäßigem Wärmeinfluss, wie das Laserschweißen, Pressschweißen und/oder multiorbitales Reibschweißen erfolgen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
Dabei zeigen:
1 einen Teilschnitt einer teilweise dargestellten mittleren Trägereinheit einer Achsbrücke mit einer ersten Halbschale und einer zweiten Halbschale, wobei die Halbschalen mittels Strahlschweißen gefügt werden;
2 die in 1 gezeigte Ansicht der Achsbrücke, wobei jedoch die Halbschalen mittels Reibschweißen miteinander verbunden werden;
3 die erste Halbschale der in den 1 und 2 gezeigten Achsbrücke, ebenfalls als Teilschnitt und nur teilweise dargestellt;
4 und 5 verschiedene Ausführungsformen einer zweiten Halbschale, jeweils fügbar mit der in 3 gezeigten ersten Halbschale, ebenfalls nur als Teilschnitt dargestellt und
6 eine dreidimensionale Explosionsansicht der in den 1 und 2 dargestellten Achsbrücke zusätzlich mit zwei Achsanbindungsteilen.
1 zeigt eine teilweise dargestellte Achsbrücke 1 mit einer teilweise in Schnittansicht dargestellten ersten Halbschale 3 und einer ebenfalls teilweise in Schnittansicht dargestellten zweiten Halbschale 5. Die zweite Halbschale 5 ist mittels eines Strahlschweißverfahrens, beispielsweise mittels eines Laserstrahls und/oder eines Elektronenstrahls mit der ersten Halbschale 3 der Achsbrücke 1 gefügt. Ein Kreis 7 sowie ein Pfeil 9 deuten das Fügeverfahren an, wobei der Kreis 7 den Auftreff-Punkt des möglicherweise verwendeten Strahles symbolisiert und der Pfeil 9 die Fügrichtung anzeigt.
Es ist denkbar, auf der dem Kreis 7 gegenüberliegenden Seite, also in der Darstellung gemäß 1 hinter der Bildebene parallel ebenfalls einen Strahl auf die zu fügenden Halbschalen 3 und 5 zu richten, wodurch sich eine gleichmäßige Wärmeeinwirkung ergibt. Die Fügung erfolgt entlang einer Fügeebene 11, die in Ausrichtung der 1 gesehen senkrecht zur Bildebene steht, also als gerade dargestellt ist. In der Fügeebene 11 liegt eine Fügenaht 13, an der die Halbschalen 3 und 5 zusammengefügt werden. Der Laserstrahl, der durch den Kreis 7 angedeutet ist, erwärmt hierzu kurzfristig die Fügenaht 13. Die gesamte Fügenaht 13 liegt innerhalb der Ebene 11, so dass die Halbschalen 3 und 5 vor dem Fügen plan zusammengesetzt werden können.
2 zeigt die in 1 gezeigte Achsbrücke 1 mit den Halbschalen 3 und 5 in einer identischen Darstellung, wobei zusätzlich durch zwei geschwungene Pfeile 15 sowie einen geraden Pfeil 17 ein multizirkulares Reibschweißverfahren zur Fügung der Halbschalen 3 und 5 der Achsbrücke 1 angedeutet ist. Hierzu können die erste Halbschale 3 und die zweite Halbschale 5 zueinander phasenversetzte gewuchtete Mikrobewegungen, die durch die geschwungenen Pfeile 15 angedeutet sind, ausführen. Zusätzlich können die erste und die zweite Halbschale zusammengepresst werden, was durch den Pfeil 17 angedeutet ist. Es ist auch möglich, die Halbschalen 3 und 5 mittels eines Pressschweißverfahrens zu fügen, wobei lediglich die Halbschalen 3 und 5, wie durch den Pfeil 17 angedeutet, gegeneinander verpresst werden, also ohne zusätzliche phasenversetzte Mikrobewegungen gefügt werden.
3 zeigt die in den 1 und 2 dargestellte erste Halbschale 3 in einer teilweisen Teilschnittdarstellung.
4 zeigt die zweite Halbschale 5 analog der Darstellung gemäß den 1 und 2.
5 zeigt ein weiteres Aufführungsbeispiel einer zweiten Halbschale 19, ebenfalls nur teilweise als Teilschnitt. Die zweite Halbschale 5 weist, wie in 4 gezeigt, zwei Funktionselemente 21 auf, die eine Fahrzeuganbindung 23 der Achsbrücke mit Lenkern und/oder einer Gasfederung ermöglichen. Die Funktionselemente 21 der zweiten Halbschale 5 sind integraler Bestandteil und mittels eines Umformverfahrens und/oder Gießverfahrens gemeinsam mit der zweiten Halbschale 5 darstellbar.
Die zweite Halbschale 19 gemäß der 5 weist ebenfalls zwei Funktionselemente 21 auf, die im Gegensatz zu der Fahrzeuganbindung 23 der zweiten Halbschale 5 eine Fahrzeuganbindung 25 der Achsbrücke 1 mit einer Stahlfederung ermöglichen. Es ist denkbar, an der Fahrzeuganbindung 25 direkt eine Stahlfeder flächig anzubinden, wobei die Stahlfeder einer Karosserie zugeordnet ist und selbst die Führung der Achse übernehmen kann. Außerdem ist zu erkennen, dass die zweiten Halbschalen 5 bzw. 19 gemäß den 4 und 5 jeweils eine Ausnehmung 27 aufweisen, durch die hindurch beispielsweise kraftübertragende Elemente eines Triebstrangs eines hier nicht dargestellten Kraftfahrzeuges, beispielsweise eines Nutzfahrzeuges, hindurch geführt werden können.
6 zeigt eine dreidimensionale Darstellung einer Achsbrücke 1 mit einer mittleren Trägereinheit 29. Gleiche, und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zu erkennen ist ein Achsdeckel 31, der als integraler Bestandteil der ersten Halbschale 3 der Achsbrücke 1 ausgebildet ist. Der Achsdeckel 31 kann beispielsweise in einem Umformschritt, beispielweise Tiefziehschritt bei der Herstellung der ersten Halbschale 3 geformt werden. In der Explosionsdarstellung der Achsbrücke 1 gemäß 6 sind die Halbschalen 3 und 5 bereits entlang der Fügenaht 13 in der Fügeebene 11 zusammengefügt. Durch zwei Pfeile 33 ist angedeutet, dass an die mittlere Trägereinheit 29, die die erste und zweite Halbschale 3 und 5 aufweist, zwei Achsanbindungsteile 35 gefügt werden können. Hierzu kann ein beliebiges Fügeverfahren, insbesondere ein Pressschweiß-, ein Reibschweiß- und/oder ein Schmelzschweißverfahren mit gleichmäßigem Wärmeeinflussbereich zum Einsatz kommen. Es ist ersichtlich, dass die gesamte Achsbrücke 1 lediglich aus vier Bauteilen, nämlich der ersten Halbeschale 3, der zweiten Halbschale 5 sowie den zwei Achsanbindungsteilen 35 besteht. Die Achsanbindungsteile sind koaxial zueinander an den zwei Enden der mittleren Trägereinheit 29 angeordnet.
Die mittlere Trägereinheit 29 der Achsbrücke 1 weist tragende Zonen 37 auf, beispielsweise im Bereich des Achsdeckels 31, an den Fahrzeuganbindungen 23 sowie im Bereich eines Achstunnels 39 der mittleren Trägereinheit 29. Es ist zu erkennen, dass die tragenden Bereiche 37 jeweils beabstandet zu der Fügenaht 13 bzw. zu der Fügebene 11 in die erste Halbschale 3 bzw. zweite Halbschale 5 der mittleren Trägereinheit 29 der Achsbrücke 1 integriert sind. Vorteilhaft ist daran, dass diese tragenden Bereiche 37 und/oder die diese ausmachenden Funktionselemente bereits bei der Herstellung der Achsbrücke bzw. deren ersten und zweiten Halbschale 3 und 5 integriert werden können. Hierzu können die Halbschalen 3 und 5 auf bekannte Art und Weise hergestellt, beispielsweise umgeformt werden, wobei gleichzeitig das entsprechende Funktionselement 21 und/oder der entsprechende tragende Bereich 37 ausgeformt werden.

Claims

Achsbrücke (1) für Kraftfahrzeuge mit einer mittleren Trägereinheit (29) und zwei an gegenüberliegenden Seiten koaxial an der Trägereinheit (29) angeordneten Achsanbindungsteilen (35), wobei die mittlere Trägereinheit (29) eine erste Halbschale (3) und eine mit der ersten Halbschale (3) verbundene zweite Halbschale (5; 19) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Halbschalen (3, 5; 19) ein weiteres Funktionselement (21, 23, 25, 31) der mittleren Trägereinheit (29) als integralen Bestandteil aufweist.
Achsbrücke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbschalen (3, 5; 19) entlang einer gedachten Fügeebene (11) gefügt sind, wobei entsprechende Fügenähte (13) der mittleren Trägereinheit (29) jeweils in der Fügeebene (11) liegen.
Achsbrücke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsbrücke (1) tragende Bereiche aufweist, die beabstandet zu den Fügenähten (13) und/oder der Fügeebene (11) angeordnet sind und/oder dass das zumindest ein Funktionselement (21, 23, 25, 31) beabstandet zu der Fügeebene (11) angeordnet ist.
Achsbrücke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Funktionselement (21, 23, 25, 31) um einen Achsdeckel (31), eine Fahrzeuganbindung (23, 25), eine Federanbindung, eine Fahrzeuganbindung (23) mit einer Luftfeder, eine Fahrzeuganbindung (25) mit einer Stahlfeder, eine Lenkeranbindung und/oder einen Flanschring handelt.
Achsbrücke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbschalen (3, 5; 19) der mittleren Trägereinheit (29) und/oder die Achsanbindungsteile (35) an die mittlere Trägereinheit (29) mittels Laserschweißen, Elektronenstrahlschweißen, Reibschweißen, insbesondere multizirkulares Reibschweißen, Pressschweißen, Löten, Hartlöten und/oder Strahllöten gefügt sind.
Verfahren zur Herstellung einer Achsbrücke (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Funktionselement (21, 23, 24, 31) in zumindest eine der Halbschalen (3, 5; 19) integriert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Halbschalen (3, 5; 19) durch Umformen und/oder Gießen hergestellt wird, wobei das zumindest eine Funktionselement (21, 23, 25, 31) mit ausgeformt wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Anbindungsteile (35) mit der mittleren Trägereinheit (29) gefügt werden.