DE102006059290A1

DE102006059290A1 - Extrudierte Fahrzeugachse, die leichtgewichtig, steif und verdrehsicher ist

Info

Publication number: DE102006059290A1
Application number: DE102006059290A
Authority: DE
Inventors: Stephen J. Rochester Hills Tye; James L. Westland Oyer
Original assignee: Us Manufacturing Corp Warren; US Manufacturing Corp
Current assignee: Us Manufacturing Corp Warren; US Manufacturing Corp
Priority date: 2005-12-16
Filing date: 2006-12-13
Publication date: 2007-06-28
Also published as: US20070137277A1; US7537290B2; MXPA06014612A; CA2569966C; CA2569966A1

Abstract

Leichtgewichtige Achse für ein Fahrzeug mit:
einem horizontalen länglichen hohlen Rohr (11) mit einer äußeren Wandfläche (12) und einer inneren Wandfläche (13), wobei die äußere Wandfläche (12) im Wesentlichen einen gleichmäßigen Querschnitt aufweist;
einem Paar von schmalen länglichen sich radial nach außen erstreckenden Rippen (14, 15), die an diametral gegenüberliegenden oberen und unteren Punkten des Rohrs angebracht sind und sich längs der nahezu vollständigen Länge der äußeren Wandfläche erstrecken;
wobei die Rippen (14, 15) im Wesentlichen parallel zu der Achse des Rohrs sind und das Rippenpaar und das Rohr aus einem Stück integral extrudiert sind;
wobei die Endabschnitte (21) der Achse ausgebildet sind, um spielfrei in Buchsen (31) zu passen, die in Verbindungselementen ausgebildet sind, wobei die Buchsen (31) mit parallelen Nuten (42) versehen sind, die zur Aufnahme benachbarter Endabschnitte der jeweiligen Rippen (14, 15) angeordnet sind, um die Achse drehfest innerhalb der Buchse unter extremen...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft eine Fahrzeugachse für Front- und Hinterradantriebe. Solche Achsen werden typischerweise aus extrudierten Metallrohren gefertigt. Die einander gegenüberliegenden Enden der rohrförmigen Achse werden in Buchsen eingesetzt, die beispielsweise auf einem herkömmlichen Achslager oder in einem herkömmlichen Träger oder Gehäuse ausgebildet sind, durch die die Motorleistung auf die Achse übertragen wird.

Verschiedene Versuche wurden unternommen, um das Gewicht der Komponenten eines Kraftfahrzeugs zu reduzieren. Diese umfassten das Ausbilden rohrförmiger Achsen mit Abschnitten, die einen dünneren Wandquerschnitt aufweisen, wo geringere Lasten auf die Achse wirken und im Gegenteil dickere Wandquerschnitte an Stellen haben, wo größere Lasten erwartet werden. Bei solchen Achstypen kann die Biegesteifigkeit der Achsen nicht ausreichend sein, um die Achse gegen ein Durchbiegen unter extremen Lasten zu schützen. Wenn extreme Torsionslasten übertragen werden, kann sich die Achse darüber hinaus relativ zu der Buchse drehen oder verdrehen, wobei die Buchsen die Enden der Achse halten. Es wäre deshalb wünschenswert, ein geringes Gewicht bei einer rohrförmigen Achse beizubehalten, während gleichzeitig die Biegefestigkeit wesentlich erhöht wird und ebenfalls die Verdreh- und Drehfestigkeit (Torsionsfestigkeit) relativ zu ihren Trägerbuchsen.

Kaltumform- und Extrudierverfahren von metallenen rohrförmigen Achsen und das gleichzeitige Ausbilden von dünneren und dickeren Wanddicken an vorausgewählten Orten innerhalb der rohrförmigen Achse sind bekannt. Beispielsweise offenbart das US-Patent 3,837,205, erteilt am 24. September 1974 mit dem Titel "Process For Cold Forming A Metal Tube With An Inwardly Thickened End", von Joseph A. Simon, ein Verfahren zum Umformen, beispielsweise in einem extrusionsähnlichen Prozess, von rohrförmigen Achsen mit größeren Wanddicken an einem Ende, während die dünnere Wanddicke entlang deren Länge beibehalten wird. Ein ähnliches US-Patent mit der Nummer 3,886,649, erteilt am 3. Juni 1975 mit dem Titel "Process For Cold Forming A Metal Tube With An Inwardly Thickened End", von Joseph A. Simon offenbart ein Kaltumformungsverfahren zum Bereitstellen einer gleichmäßigen Wanddicke bei einer rohrförmigen Achse, die eine vergrößerte Wanddicke an einem Ende besitzt. Ein anderes US-Patent mit der Nummer 4,292,831, das am 6. Oktober 1981 erteilt wurde mit dem Titel "Process For Extruding A Metal Tube With Inwardly Thickened End Portions", von Joseph A. Simon, offenbart ein Verfahren zum Kaltumformen mit einem extrusionsähnlichen Verfahren von verdickten Endabschnitten an einer ansonsten dünnwandigen Achse. Schließlich offenbart das US-Patent Nr. 5,320,580, erteilt am 14. Juni 1994, mit dem Titel "Lightweight Drive Shaft", von Joseph A. Simon, eine Antriebswelle für Kraftfahrzeuge mit variierender Wanddicke und mit verzahnten Enden zum Verbinden der Welle an Trägerstrukturen.

Es ist bekannt, dass Kraftfahrzeugachsen periodisch extremen Belastungen ausgesetzt sind, beispielsweise aufgrund von zufälligen plötzlichen Kontakten zwischen Fahrzeugrädern und extrem rauen Straßenoberflächen, wobei diese Kontakte zu Beschädigungen der Achsen führen können. Solche Belastungen können dazu führen, dass sich die Achsen relativ zu ihren Verbindungsbuchsen verdrehen oder dass sich die Achsen durchbiegen. Um solche Achsbeschädigungen zu verhindern bzw. zu begrenzen, müssen die Achswände mit einem dickeren Querschnitt versehen werden als dies für normale Lasten notwendig wäre. Solche schwereren und dickeren Wände führen zu höheren Achsgewichten. Folglich ist die vorliegende Erfindung hauptsächlich darauf gerichtet, leichtere Achsen bereitzustellen, was dadurch erreicht wird, dass dünne Querschnittswanddicken verwendet werden, wo dies zur Aufnahme normaler Lasten ausreicht, während gleichzeitig die Achswand verfestigt oder versteift wird entlang ihres oberen Totpunkts und unteren Totpunkts, um ein Durchbiegen unter plötzlichen extremen Lasten zu vermeiden. Dies wird auch dazu genutzt, die Achsenden innerhalb ihrer Verbindungsbuchsen zu verriegeln und sie damit widerstandsfähiger zu machen gegenüber Verdrehen oder Drehen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung beabsichtigt ein Kaltumformen ähnlich einem Extrudieren einer rohrförmigen Achse beginnend mit einem Metallring, der in ein Extrusionswerkzeug eingelegt und über einen Dorn durch einen Durchlass des Werkzeugs gedrückt wird, um den Ring in ein Rohr zu verlängern und um unterschiedliche Wanddicken entlang der Länge des verlängerten Rohrs auszubilden. Während des Extrusionsvorgangs werden zumindest eine, vorzugsweise zwei diametral gegenüberliegende sich radial nach außen erstreckende Rippen einstückig, d.h. integral entlang der nahezu vollständigen Länge des Rohrs ausgebildet. Somit haben die gesamte Rohrwand und die Rippen eine im Wesentlichen homogene Kornstruktur bzw. Korngefüge.

Die Rippen sind längs der oberen und unteren diametralen Mitten der rohrförmigen Achse ausgebildet. Diese werden nachfolgend als obere und untere Totpunkte bzw. kurz Punkte bezeichnet, wenn das Achs-Rohr horizontal angeordnet ist. Die Rippen, die sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Rohrs erstrecken, erhöhen die Biegesteifigkeit, um damit ein Verbiegen bzw. Durchbiegen zu verhindern. Gleichzeitig passen die gegenüberliegenden Endabschnitte der versteiften Rippen fest in entsprechende Nuten, die in den Achsaufnahmebuchsen ausgebildet sind und die Enden der Achse aufnehmen. Die in den Nuten aufgenommenen Rippen sorgen für eine Verriegelung der Achse mit den Aufnahmebuchsen.

Die Achsaufnahmebuchsen können in herkömmlichen Achslagerbuchsen ausgebildet sein, die über andere Elemente mit den Rädern eines Fahrzeugs verbunden sind, oder sie könnten in einem herkömmlichen Träger oder Gehäuse ausgebildet sein, beispielsweise das Gehäuse eines Fahrzeugdifferentials. Die Ausbildung der Rippen längs gegenüberliegender diametraler oberer und unterer Flächen der Achse ermöglicht die Verwendung relativ dünner Wandquerschnitte an vorbestimmten Stellen entlang der Länge der Achse. Dies ermöglicht eine Reduzierung des Gewichts der Achse, während die Festigkeit erhalten bleibt, um extremen Torsions- und Querbelastungen zu widerstehen, die zu einem Verdrehen oder Durchbiegen der Achse führen könnten.

Eine Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, eine leichtgewichtige Achse bereitzustellen, die, obgleich sie mit dünnen Wandabschnitten zur Gewichtsreduzierung ausgebildet ist, in der Lage ist, extremen Torsions- und Querbelastungen zu widerstehen, die ansonsten ein Biegen oder Durchbiegen oder Verdrehen oder Drehen der Achse verursachen würden, und die relativ kostengünstig hergestellt werden kann.

Eine andere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, die Produktion von extrudierten oder kaltumgeformten rohrförmigen Achsen hoher Festigkeit zu ermöglichen, indem verfügbare Geräte verwendet werden, die mit geringen Kosten hinsichtlich der Extrusionswerkzeuge modifiziert werden, um eine ungewöhnlich starke und steife leichtgewichtige Achse zu produzieren.

Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein im Wesentlichen homogenes Korngefüge der rohrförmigen Achse und der Rippen aufrechtzuerhalten, die integral längs der oberen und unteren diametral gegenüberliegenden Flächengebiete ausgebildet sind, um eine leichtgewichtigere, aber dennoch steife Achse bei minimal erhöhten Produktionskosten bereitzustellen.

Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, integral ausgebildete längs verlaufende Rippen entlang der oberen und unteren Totpunkte eines Achs-Rohrs bereitzustellen, die ein schnelles Positionieren und sicheres Befestigen der Achse ermöglichen.

Diese und andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zusammen mit den angehängten Zeichnungen.

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.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine perspektivische Ansicht der Achse.
2 ist eine perspektivische Ansicht ähnlich zu 1 einer Modifikation, um das Entfernen von Abschnitten der Rippen an Endbereichen der Achse darzustellen.
3 ist eine vergrößerte perspektivische Querschnittsansicht der in 1 dargestellten Achse.
4 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht des Endabschnitts der Achse, die in der Modifikation von 2 dargestellt ist.
5 ist eine Querschnittsansicht der in 2 dargestellten Achse.
6 ist eine Endansicht, die in Richtung der Pfeile 6-6 von 5 genommen wird.
7 ist eine Querschnittsansicht, die in Richtung der Pfeile 7-7 von 5 genommen wird.
8 ist eine Querschnittsansicht, die in Richtung der Pfeile 8-8 von 5 genommen wird.
9 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch die Anordnung der Achsen mit Bezug auf einen schematisch dargestellten Träger oder ein Gehäuse eines Fahrzeugs und mit Bezug auf herkömmliche Radverbindungsendplatten darstellt.
10 zeigt schematisch ein Ende eines Achsenpaars, das in einer Buchse angebracht ist, die in einem herkömmlichen Träger (schematisch gezeigt) ausgebildet ist, und gegenüberliegende Enden der Achsen sind in Radverbindungsachslagern angeordnet.
11 ist eine vergrößerte perspektivische Teilansicht, die das Ende einer Achse entsprechend der in 1 gezeigten Achse zeigt, die in eine Buchse eingesteckt werden soll, die in einem Träger oder Gehäuse ausgebildet ist.
12 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht, die das Ende einer Achse zeigt, das innerhalb einer Trägerbuchse eingesteckt und darin über Schweißmaterial oder Klebematerial befestigt ist.
13A zeigt schematisch im Querschnitt ein Formwerkzeug, das einen ringförmigen Rohling zum Extrudieren oder Kaltumformen der Achse enthält.
13B zeigt schematisch das Einsetzen eines Drück-Elements, das den Rohling durch den Werkzeugdurchlass bewegt.
13C zeigt schematisch im Querschnitt das Drück-Element, das den Rohling durch den Werkzeugdurchlass drückt;
13D zeigt das Drück-Element in einer Position, die nahe an dem Ende der Extrusion des Rohlings durch den Werkzeugdurchlass liegt.
13E zeigt den Ort eines neu eingesetzten Rohlings in das Werkzeug, der an den fast extrudierten ursprünglichen Rohling anschlägt, wobei das Drück-Element mit dem neu eingesetzten Rohling zusammenwirkt und gegen diesen drückt und damit auch gegen den ursprünglichen Rohling drückt.
13F zeigt das Drück-Element oder den Stempel, der den neu eingesetzten Rohling durch den Werkzeugdurchlass drückt und entsprechend die im Wesentlichen fertige Achse durch den Werkzeugdurchlass ausdrückt.
14 ist eine Querschnittsendansicht des Werkzeugdurchlasses, der in Richtung der Pfeile 14-14 von 13F genommen wurde und Kanäle oder Nuten darstellt, die in dem Werkzeugdurchlass zur Ausbildung von integralen Rippen an der extrudierten Achsen ausgebildet sind.
15 zeigt im Querschnitt die vollständige Achse mit verdickten Abschnitten.
16 ist eine vergrößerte schematische Ansicht eines Drück-Elements oder Stempels zum Ausbilden der in 15 dargestellten Achskonfiguration.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die nachfolgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ist rein beispielhafter Natur und es ist nicht beabsichtigt, die Erfindung, deren Anwendung oder Verwendungen dadurch zu beschränken.
1 und 3 zeigen eine rohrförmige Achse 10, die bei Front- oder Heckantrieben in Fahrzeugen verwendet werden kann. Die Achse hat die Form einer länglichen hohlen Welle oder eines Rohrs 11, das eine äußere Wandfläche 12 und eine innere Wandfläche 13 besitzt. Eine integrale radial sich nach außen erstreckende Wulst oder Rippe 14 ist an der äußeren Wandfläche ausgebildet. Die Wulst ist längs des oberen "Totpunkts" der Achse ausgebildet, wenn die Achse in einer horizontalen Position ist. Diametral gegenüber der Wulst 14 ist eine untere Wulst oder Rippe 15, die einstückig mit dem unteren oder Boden-"Totpunkt" der Achse ausgebildet ist. Vorzugsweise sind die Wülste durchgehend und erstrecken sich entlang der im Wesentlichen gesamten Länge des Achs-Rohrs.
Das Rohr kann mit einem verdickten Wandendabschnitt 16 an einem Ende und in ähnlicher Weise mit einem verdickten Endwandabschnitt 17 am gegenüberliegenden Ende ausgebildet sein. Diese verdickten Wandabschnitte werden beim Extrusionsvorgang gebildet, der zur Herstellung der Achse verwendet wird. Der dünnere Wandabschnitt 18, der zwischen den verdickten Endabschnitten liegt, kann im Wesentlichen eine gleichmäßige Dicke aufweisen. Allerdings können zusätzliche verdickte Abschnitte selektiv entlang der Länge des Inneren des Rohrs ausgebildet sein, wenn grö ßere Lasten erwartet werden, die während des Betriebs des Fahrzeugs, an dem die Achse befestigt ist, wirken.
Wie in 2, 4 und 5 dargestellt, wird ein modifiziertes Achs-Rohr 20 bereitgestellt, das zylindrische Endabschnitte oder Schenkel bzw. Stummel 21 besitzt, an denen die Endabschnitte der Rippen 14a und 15a entfernt sind. Die gegenüberliegenden Endabschnitte der rohrförmigen Achse sind bei 22 und 23 relativ zu dem dünneren mittleren Abschnitt 18a verdickt, der zwischen den verdickten Abschnitten liegt.
Wie in 9 schematisch dargestellt soll die Achse in einen herkömmlichen Träger oder ein Gehäuse 30 eingepasst und gestützt werden, was schematisch dargestellt ist, und das mit ein oder mehreren Achsenaufnahmebuchsen 31 versehen ist. Bei diesem Beispiel ist der Träger ebenfalls mit einer mittleren Buchse 32 ausgestattet, die das Ende einer Antriebswelle 33 aufnimmt. 12 zeigt ein Beispiel zum Befestigen des Endabschnitts der Achse 21 innerhalb der Gehäusebuchse mit Hilfe von Schweißmaterial oder einem geeigneten Klebematerial 36, das durch Löcher 37 positioniert ist oder positioniert werden kann, die in der Wand ausgebildet sind, wobei die Wand die Buchse bildet. Der Endabschnitt der Achse 21 ist auch innerhalb entsprechender Nuten oder Schlitze 38 aufgenommen, die in den Endabschnitten oder Schenkeln 21 der Achse ausgebildet sein können. In 10 besitzt die Achse, die mit zylindrischen Endabschnitten 21 ausgebildet ist, ein Ende, das mit einem herkömmlichen Vorderachsradlager 40 verbunden ist, das eine Lagerbuchse 41 aufweist, die das äußere Ende der Achse aufnimmt. Eine oder beide der Buchsen, die in dem Träger 30 und in dem Achslager 40 ausgebildet sind, können mit axial angeordneten Nuten 42 bzw. 43 versehen sein, um die Rippen 14a und 15a aufzunehmen.
9 zeigt eine Modifikation der Buchsenanordnung zur Aufnahme eines Endes der Achse. In dieser Figur wird eine Endplatte 44 mit Nuten 45 zur Aufnahme der äußeren Enden des Achs-Rohrs 10 dargestellt. Solche Platten sind bekannt, obgleich die Form sich etwas ändern kann zum Verbinden der Räder mit dem Fahrzeug bei verschiedenen Fahrzeugtypen.
Es ist ersichtlich, dass bestimmte Buchsen, mit denen die Achsen verbunden sind, in verschiedenen strukturellen Elementen eines Fahrzeugs ausgebildet sein können, die mit Radachsen zusammenwirken, die entweder mit angetriebenen Rädern oder mit sich frei drehenden Rädern verbunden sind abhängig vom Fahrzeugaufbau. Somit können die Achsen modifiziert werden, um entsprechend gut in ihre jeweiligen Buchsen hineinzupassen und mit diesen zusammenzuwirken. Ebenfalls kann eine einzelne Rippe unter bestimmten Umständen ausreichend sein, um die Achse gegenüber Biegen, Durchbiegen oder Verdrehen oder Drehen relativ zu der Buchse zu schützen, in der die Achse eingepasst ist. Vorzugsweise wird ein Paar von Rippen verwendet entlang des oberen bzw. unteren Totpunkts der Achse, um die gewünschte Widerstandsfähigkeit gegenüber Biegen oder Durchbiegen bereitzustellen, während eine wesentliche Reduzierung des Gewichts der Achse durch Einsatz dünnerer Wandabschnitte in der Achse ermöglicht wird.
13A–13F zeigen schematisch ein Verfahren zum Ausbilden rohrförmiger Achsen. Das Verfahren beginnt mit einem Extrusionswerkzeug 50, das eine Mittenbohrung 51 und einen Extrusions-Werkzeugdurchgang 52 aufweist. Nuten 53 sind an diametral gegenüberliegenden Seiten des Werkzeugdurchgangs ausgebildet.
Ein ringförmiger metallener Rohling 60 wird in die Bohrung 51 des Werkzeugs eingesetzt. Der Werkzeugdurchgang hat Schultern 61, auf denen sich das führende Ende des Rohlings abstützt. Ein Stempel oder ein längliches bewegtes Drück-Element 65 wird in die Werkzeugbohrung eingeführt und wirkt mit dem hinteren Ende des Rings zusammen. Bei diesem Beispiel ist das Drück-Element mit Längsabschnitten unterschiedlichen Durchmessers versehen, die als Dorne dienen. Wie in 16 angedeutet besitzt der obere Abschnitt des Drück-Elements 66 einen Durchmesser, der eng in die Bohrung 50 des Werkzeugs passt. Dann passt der erste abhängige oder obere Abschnitt 67 des Drück-Elements in die Öffnung im ringförmigen Rohling, wie in 13 gezeigt. Der nächste Abschnitt 68 bildet die innere Wand des dünnen Wandabschnitts des Rohrs. Der letzte Abschnitt 69 wirkt als Dorn, um den dicken Wandabschnitt des Rohrs auszubilden.
Die Dornabschnitte können variieren, um ebenfalls einen oder mehrere innere verdickte Wandabschnitte auszubilden, die bei einigen rohrförmigen Achsen benötigt werden, bei denen extreme Belastungen an Orten entlang der mittleren Abschnitte der Achse erwartet werden.
Nachdem der Rohling 60 im Wesentlichen extrudiert ist, wie in 13D gezeigt, wird das Drück-Element 65 aus dem Werkzeug 50 herausgezogen. Ein neuer Rohling 60a wird in das Werkzeug eingesetzt und schlägt an dem hinteren Ende des ursprünglichen Rohlings 60 (s. 13E) an. Das Drück-Element wird wieder in das Werkzeug eingesetzt, um den neuen Rohling 60a gegen das hintere Ende des ursprünglichen Rohlings 60 zu drücken, wodurch die Extrusion des ursprünglichen Rohlings durch den Werkzeugdurchlass 52 vervollständigt wird und gleichzeitig mit der Ausbildung des neuen Rohlings zur Achse begonnen wird, wie in 13F gezeigt.
Die Extrusion des Achs-Rohrs wird während des Extrusionsvorgangs die sich längs erstreckenden Rippen auf den diametral gegenüberliegenden oberen und unteren Totpunkten der Achse bereitstellen. Unter bestimmten Umständen, wenn zylindrische Enden an den Achsen erwünscht sind, d.h. Abschnitte oder Schenkel, die rippenfrei sind, können die Rippen in einem nachfolgenden Schritt, beispielsweise durch spanende Bearbeitung, abgetragen werden. Obwohl die Achse als zylindrisch beschrieben wird, kann die Achse eine Querschnittsform aufweisen, die elliptisch an ihrer äußeren oder inneren Fläche ist oder die innere Wandflächen aufweisen kann, die nicht kreisförmig sind oder exzentrisch sind. In allen Fällen haben die Rippen, wenn sie einstückig mit dem extrudierten Rohr ausgebildet sind, das gleiche Metallkorngefüge wie das Rohr, was die Festigkeit des Gesamtprodukts wesentlich erhöht.
Diese Erfindung kann innerhalb des Umfangs der angehängten Ansprüche weiter entwickelt werden.

Claims

Leichtgewichtige Achse für ein Fahrzeug mit: einem horizontalen länglichen hohlen Rohr (11) mit einer äußeren Wandfläche (12) und einer inneren Wandfläche (13), wobei die äußere Wandfläche (12) im Wesentlichen einen gleichmäßigen Querschnitt aufweist; einem Paar von schmalen länglichen sich radial nach außen erstreckenden Rippen (14, 15), die an diametral gegenüberliegenden oberen und unteren Punkten des Rohrs angebracht sind und sich längs der nahezu vollständigen Länge der äußeren Wandfläche erstrecken; wobei die Rippen (14, 15) im Wesentlichen parallel zu der Achse des Rohrs sind und das Rippenpaar und das Rohr aus einem Stück integral extrudiert sind; wobei die Endabschnitte (21) der Achse ausgebildet sind, um spielfrei in Buchsen (31) zu passen, die in Verbindungselementen ausgebildet sind, wobei die Buchsen (31) mit parallelen Nuten (42) versehen sind, die zur Aufnahme benachbarter Endabschnitte der jeweiligen Rippen (14, 15) angeordnet sind, um die Achse drehfest innerhalb der Buchse unter extremen Torsionsbelastungen zu halten und wobei die Rippen (14, 15) die Achse bezüglich Durchbiegungen unter extremen aufgebrachten Lasten während der Fahrzeugbenutzung versteifen.
Achse nach Anspruch 1, wobei vorausgewählte Abschnitte der Wand, die die rohrförmige Achse bilden, verdickt sind und andere Abschnitte zwischen den verdickten Abschnitten einen dünneren Querschnitt (18) aufweisen, wobei der verdickte Abschnitt ausgebildet wird, indem die Rohrinnenöffnung entlang der vorausgewählten Orte reduziert wird; wobei die dickeren Abschnitte des Rohrs entlang Gebieten liegen, wo höhere Belastungen erwartet werden und die dünneren Abschnitte in Abschnitten liegen, wo geringere aufgebrachte Lasten erwartet werden.
Achse nach Anspruch 1, wobei das Rohr (11) und die Rippen (14, 15) aus einem homogenen metallenen Korngefüge ausgebildet sind.
Achse nach Anspruch 2, wobei zumindest einer der Rohr-Endabschnitte (21) rippenfrei ist, um einen kurzen Befestigungsendabschnitt auf der Achse zum Einstecken in die entsprechende Buchse bereitzustellen.
Verfahren zum Ausbilden einer rohrförmigen Fahrzeugachse mit den Schritten: Einsetzen eines metallenen ringförmigen Rohlings in eine Öffnung innerhalb eines Werkzeugs mit einem schmalen Werkzeugdurchlass (52), wobei der Werkzeugdurchlass ein Paar von diametral gegenüberliegenden Nuten besitzt, die in dem Werkzeugdurchlass (52) ausgebildet sind und sich relativ zu der Bewegungsrichtung des Rings durch den Werkzeugdurchlass längs erstrecken; Drücken des ringförmigen Rohlings durch den Werkzeugdurchlass mit einem Drück-Element (65), um ein extrudiertes Rohr mit einstückigen diametral gegenüberliegenden radial sich nach außen erstreckenden im Wesentlichen durchgehenden Rippen (14, 15) auszubilden, die entlang der äußeren Fläche des Rohrs ausgebildet sind; wobei die Rippen entlang des oberen und des unteren Punkts des Rohrs ausgebildet sind und sich im Wesentlichen parallel zu der Achse des Rohrs erstrecken.
Verfahren nach Anspruch 5, zum Ausbilden einer rohrförmigen Fahrzeugachse und mit einem Modifizieren der Dicke der Wand, die das Rohr bildet, an vorbestimmten Stellen, indem eine dornenähnliche Verlängerung mit variierenden Durchmessern eingeführt wird, die auf dem Drück-Element angeordnet ist, in den Ring, während der Ring durch den Werkzeugdurchgang gedrückt wird, so dass das Rohr mit dickeren und dünneren Abschnitten entlang seiner Länge an vorbestimmten Stellen ausgebildet wird, an denen extreme Belastungen bei der Benutzung des Achs-Rohrs erwartet werden; wobei das Achs-Rohr (11) mit Rippen (14, 15) entlang seines oberen und unteren Punkts versehen ist, um das Rohr gegen Biegung oder Drehung bei extremen Belastungen zu verstärken.
Verfahren nach Anspruch 5, mit dem Schritt: Entfernen der Rippen (14, 15) an zumindest einem der Endabschnitte (21) des Rohrs.
Leichte rohrförmige Achse für ein Fahrzeug mit: einem horizontal angeordneten länglichen hohlen Rohr, das eine äußere Wandfläche und eine innere Wandfläche aufweist, wobei die äußere Wandfläche einen im Wesentlichen gleichmäßigen Querschnitt besitzt; einer schmalen sich radial nach außen erstreckenden Rippe, die einstückig mit der äußeren Wandfläche ausgebildet ist und sich in Längsrichtung über im Wesentlichen die gesamte Länge der äußeren Wandfläche an der oberen oder unteren Seite des Rohrs erstreckt; wobei die Rippe im Wesentlichen parallel zu der Mittelachse des Rohrs ist und das Rohr und die Rippe einstückig durch Extrusion eines metallenen Werkstücks ausgebildet sind; wobei die Rippe einen im Wesentlichen gleichmäßigen Querschnitt längs ihrer Länge besitzt und die rohrförmige Achse gegen Biegen oder Verdrehen unter extremen Belastungen versteift, die während der Benutzung der Achse in einem Fahrzeug auftreten.
Achse nach Anspruch 8, mit einer zweiten im Wesentlichen identischen Rippe, die an dem unteren Punkt des Achs-Rohrs diametral gegenüberliegend der ersten Rippe ausgebildet ist, die an dem oberen Punkt des Achsen-Rohrs ausgebildet ist, wobei die zwei Rippen ein Paar von Versteifungselementen entlang des oberen und unteren Punkts des Rohrs bilden, um das Rohr gegen Biegung oder Verdrehung unter großen Lasten zu versteifen und zu verstärken und um zu ermöglichen, die Wände des Rohrs dünner zu machen, als dies sonst bei fehlenden Rippen möglich wäre.
Achse für ein Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei die Wand, die das Rohr bildet, entlang axial ausgerichteter Abschnitte verdickt ist, die durch dünnere Wanddicken zwischen den verdickten Abschnitten getrennt sind, wobei die jeweiligen dickeren und dünneren Abschnitte vorbestimmt sind abhängig von den erwarteten maximalen Belastungen, die auf die Achse bei Verwendung in einem Fahrzeug wirken.
Achssystem für ein Fahrzeug mit: einem horizontalen länglichen hohlen Achs-Rohr zur Verbindung an einem seiner Enden mit einem Radträger und an dem gegenüberliegenden Ende mit einem Verbindungselement; einem Paar von schmalen länglichen radial sich nach außen erstreckenden Rippen, die an diametral gegenüberliegenden oberen und unteren Punkten des Rohrs ausgebildet sind und sich in Längsrichtung im Wesentlichen über die gesamte Länge der äußeren Wandfläche des Rohrs erstrecken im Wesentlichen parallel zu der Mittelachse des Rohrs; wobei das Rohr und die Rippen einstückig aus einem durch Extrusion bearbeiteten Metallstück ausgebildet sind; Buchsen, die an dem Verbindungselement und an dem Radträger ausgebildet sind, um die gegenüberliegenden Enden der Achse aufzunehmen; wobei die Buchsen Nuten aufweisen, um die Endabschnitte der Rippen zusammen mit den jeweiligen Endabschnitten des Rohrs passgenau aufzunehmen; wobei die Rippen verstärken und versteifen und ein Biegen oder Verdrehen relativ zu den Buchsen verhindern, wenn die Achse an einem Fahrzeug mit hohen Lasten beaufschlagt wird.
Fahrzeugachssystem nach Anspruch 10, wobei ein Teil der Rippen an zumindest einem Endabschnitt der Achse entfernt ist, um einen Endschenkel zu bilden, der passgenau in eine benachbarte Buchse passt zusätzlich zu dem benachbarten Rippenabschnitt, der in die Buchsennut passt.
Fahrzeugachssystem nach Anspruch 12, wobei das Achs-Rohr einen im Wesentlichen gleichmäßigen Querschnitt der äußeren Fläche und eine innere Öffnung aufweist, die durch eine innere Wandfläche definiert wird, die an vorbestimmten Stellen einen kleineren Durchmesser als andere Abschnitte der Öffnung aufweist, um Querschnittsabschnitte mit nach innen verdickter Wand auszubilden, die durch Abschnitte mit dünnerer Wanddicke getrennt sind, wobei die dickeren Abschnitte auf einer Erhöhung der Festigkeit basieren, um erwartete Belastungen aufzufangen, die an solchen Orten während der Benutzung der Achse auftreten können.