DE102007012148A1

DE102007012148A1 - Vorderachsträger für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102007012148A1
Application number: DE102007012148A
Authority: DE
Inventors: Thomas Buschjohann
Original assignee: KSM Castings GmbH
Current assignee: KSM Castings Group GmbH
Priority date: 2007-03-12
Filing date: 2007-03-12
Publication date: 2008-09-25

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Vorderachsträger (1) für ein Fahrzeug, der zumindest überwiegend aus einem Leichtmetall hergestellt ist und mindestens aufweist: Aufnahmen (6, 18) zur Befestigung an einem Fahrzeugaufbau und Lageraufnahmen (10, 11) zur Aufnahme jeweils eines linken und rechten Radführungslenkers. Erindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Vorderachsträger (1) zwei seitliche Konsolen (8, 9), ein vorderes Querprofil (2) und hinteres Querprofil (3) aufweist, an den Konsolen (8, 9) zumindest die Lageraufnahmen (10, 11) ausgebildet sind, die beiden Konsolen (8, 9) als Gussteile ausgebildet sind und die Querprofile (2, 3) jeweils die Konsolen (8, 9) verbinden und mit den Konsolen (8, 9) verschweißt sind. Hierbei können die Konsolen insbesondere als Strangpressteile oder IHU-Teile ausgebildet sein. Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung des Vorderachsträgers (1) geschaffen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Vorderachsträger für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Derartige Vorderachsträger werden unter anderem auch als Hilfsrahmen oder Fahrschemel, oder auch allgemein als Schemel oder Rahmen bezeichnet. Sie dienen zur Aufnahme von Radführungslenkern sowie weiterer Aggregate und Hilfsaggregate und werden als vormontierte Einheiten oder Module am Fahrzeugaufbau, z. B. an der Karosserie und/oder Längsträgern des Fahrzeuges, befestigt.
Der Vorderachsträger weist im Allgemeinen an seinen beiden Seiten jeweils eine Aufnahme auf, wobei jede Aufnahme jeweils für die Lager eines der beiden Radführungslenker, wie z. B. eines Querlenkers, Dreiecklenkers oder Schräglenkers vorgesehen ist. Weiterhin sind z. B. Aufnahmen zur Befestigung eines Lenkgetriebes, des Stabilisators und anderer Aggregate ausgebildet. Ein derartiger Vorderachsträger ist z. B. in der DE 199 20 051 A1 gezeigt.
Derartige Vorderachsträger sind jedoch sehr aufwendig in der Herstellung, da hierzu zum Teil sehr komplexe Längs- und Querträger separat hergestellt werden, z. B. durch Innenhochdruck-Umformverfahren.
Weiterhin sind einteilig ausgebildete Vorderachsträger bekannt, die z. B. durch ein Druckgussverfahren einteilig hergestellt werden. Ein derartiger Vorderachsträger ist z. B. aus dem VW Golf V bekannt.
Die Herstellung als einteiliges Druckgussteil ermöglicht eine schnelle Herstellung mit wenigen Prozessschritten, z. B. nur einem Gussvorgang mit Nachbearbeitung. Es ergibt jedoch ein hohes Gesamtgewicht und hohe Materialkosten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vorderachsträger für ein Fahrzeug und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, die eine kostengünstige, leichte und dennoch stabile Ausbildung mit geringem Aufwand ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch einen Vorderachsträger nach Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen. Erfindungsgemäß ist weiterhin ein entsprechendes Herstellungsverfahren nach Anspruch 14 vorgesehen.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den Vorderachsträger mehrteilig aus einzelnen Elementen herzustellen, wobei die beiden seitlichen Konsolen jeweils als Gussteil ausgebildet und in Querrichtung durch eine Grundstruktur verbunden werden, die im Wesentlichen zwei Querprofile, nämlich ein vorderes und eine hinteres Querprofil, aufweist.
Gemäß einer bevorzugten Ausbildung sind die beiden Querprofile durch eine Längsversteifung miteinander verbunden, die insbesondere auch zur Ausbildung der Pendelstützenaufnahme dienen kann und hierbei z. B. seitlich versetzt zur Fahrzeuglängsachse vorgesehen ist.
Bevorzugt ist hierbei eine Herstellung der Querprofile mit geschlossenem Rechteckprofil, wodurch eine hohe Steifigkeit bei geringem Materialaufwand erreicht wird. Hierzu können die Querprofile insbesondere als IHU-Teile oder Strangpressteile hergestellt werden. Auch ein zusätzlich zu der Pendelstützenaufnahme vorgesehenes Längsversteifungsteil bzw. mehrere derartige Längsversteifungsteile können als entsprechende Profile oder auch z. B. als Druckgussteile ausgebildet sein.
Die beiden Konsolen können durch unterschiedliche Gussverfahren hergestellt werden, z. B. Druckguss oder Kokillenguss, sowohl durch Vakuum-Verfahren als auch andere Verfahren. Sie können insbesondere mit einer geeigneten Versteifungsstruktur durch entsprechende Verstärkungsrippen ausgebildet sein, die den jeweiligen Belastungen angepasst ist. Die in den seitlichen Bereichen des Vorderachsträgers vorgesehenen Aufnahmen, insbesondere für den jeweiligen Radführungslenker, Lenkgetriebe, Stabilisator sowie entsprechende Aufnahmen für Befestigungsmittel am Fahrzeugaufbau sind ganz oder teilweise in den beiden Konsolen ausgebildet, z. B. als einfache Ausnehmungen. Hierbei sind vorteilhafterweise entsprechende Ausleger an den Konsolen ausgebildet, was bei den Gussverfahren technisch nicht weiter aufwendig ist.
Indem die Konsolen direkt von oben auf die Querprofile gesetzt werden, können ihre Querprofilaufnahmen, d. h. jeweils die vordere und hintere Querprofilaufnahme der linken Konsole sowie der rechten Konsole, nach unten offen, insbesondere U-förmig halboffen ausgebildet werden. Somit kann ein Gussverfahren ohne zusätzliche Schieber angewendet werden, die zur Ausbildungen komplexerer Formbildungen bei Gussverfahren im Allgemeinen erforderlich sind.
Erfindungsgemäß können die beiden Konsolen grundsätzlich ohne weitere Nachbearbeitung hergestellt werden, wodurch eine schnelle und kostengünstige Herstellung ermöglicht wird. Somit werden die Konsolen gegossen und nachfolgend die Grundstruktur aus den beiden Querprofilen und der Längsversteifung in die Querprofilaufnahmen der Konsolen gelegt und durch Schweißen, insbesondere einem Schutzgasschweißen wie z. B. MIG-Schweißen, miteinander verbunden.
Der Achsträger kann vollständig aus einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, hergestellt werden.
Es ergibt sich eine Formgebung mit hoher Steifigkeit bzw. Verwindungssteifigkeit und Biegesteifigkeit, die den auftretenden Belastungen während der Fahrt und bei einem Crash sicher standhält. Hierzu kann die jeweilige Formgebung entsprechend durch Wandstärken, Verstärkungsrippen und Formgebungen der Aufnahmen optimiert werden. Gegenüber der bekannten einteiligen Ausbildung als Druckgussteil kann erfindungsgemäß der mittlere Bereich weitgehend materialfrei ausgebildet sein und somit weniger Material und ein geringes Gesamtgewicht aufweisen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an einer Ausführungsform erläutert. Die Figur zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Vorderachsträgers.
Ein Vorderachsträger 1 aus einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium, weist ein vorderes Querprofil 2 und ein hinteres Querprofil 3 auf, zwischen denen eine im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Längsverbindung durch eine Pendelstützenaufnahme 4 und eine sich in Längsrichtung anschließende Längsversteifungsstrebe 5 gebildet ist. Die Pendelstützenaufnahme 4 und die Längsversteifungsstrebe 5 sind hierbei z. B. seitlich zur Fahrzeugslängsachse F versetzt. An dem hinteren Querprofil 3 sind seitlich außen zwei Aufnahmen 6 ausgebildet, die zur Aufnahme des Vorderachsträgers 1 am Fahrzeugaufbau über geeignete Befestigungsmittel vorgesehen sind.
Erfindungsgemäß sind die beiden Querprofile 2 und 3 mit geschlossenem Querschnitt, z. B. im Wesentlichen rechteckigen geschlossenen Querschnitt ausgebildet. Sie können vorteilhafterweise als Strangpressprofil oder IHU (Innenhochdruckumform-)Teile ausgebildet sein. Bei Ausbildung der Querprofile 2, 3 als Strangpressprofile werden diese entsprechend der gezeigten Formgebung etwas gebogen. Die Wandstärke der Querprofile 2 und 3 kann gleichmäßig oder – insbesondere bei Ausbildung als IHU-Teil – den Belastungen entsprechend ungleichmäßig ausgebildet sein. Die Längsversteifungsstrebe 5 kann ebenfalls als geschlossenen Profil, z. B. Strangpressprofil oder IHU-Teil, oder z. B. auch als Gussteil ausgebildet sein und ist durch das hintere Querprofil 3 gesteckt und mit diesem verschweißt.
Die Pendelstützenaufnahme 4 kann entsprechend ihrer Formgebung unterschiedlich hergestellt werden, z. B. als Strangpressprofil oder auch als Gussteil, insbesondere Druckgussteil, wobei sie mit der Längsversteifungsstrebe 5 und dem vorderen Querträger 2 verschweißt ist. Hierzu kann sie gemäß der Figur durch die Lochung im vorderen Querprofil 2 gesteckt sein.
Die Querprofile 2 und 3 sind an ihren seitlichen Enden in Konsolen 8, 9 aufgenommen und verbinden die beiden Konsolen 8, 9 somit in Fahrzeugquerrichtung miteinander. Die Konsolen 8, 9 sind erfindungsgemäß als Gussteile, z. B. als Druckgussteile oder durch einen Konsolengussverfahren, ausgebildet. Sie weisen jeweils Lageraufnahmen 10, 11 zur Aufnahme eines nicht gezeigten linken bzw. rechten Radführungslenkers auf. Der jeweilige Radführungslenker wird hierbei mit einer Lagerstelle in die vordere Aufnahme 10 gesetzt, die durch zwei Auslegeraufnahmeglieder 10a, 10b gebildet werden, die in jeweils einem Ausleger 12 bzw. 13 vorgesehen sind, der an der jeweiligen Konsole 8, 9 seitlich nach außen vorragt.
Die hintere Lageraufnahme 11 für die weitere Lagerstelle des Radführungslenkers ist an einem weiteren Ausleger 14 ausgebildet, der seitlich nach außen an der jeweiligen Konsole 8, 9 vorragt. An den beiden Auslegern 14 sind weiterhin Aufnahmen 15 für Befestigungsmittel zur Festlegung des Vorderachsträgers 1 am Fahrzeugaufbau vorgesehen, entsprechend sind an den beiden Konsolen 8, 9 seitlich nach außen und nach oben ragende Ausleger 16 ausgebildet, die z. B. auch gemeinsam mit den Auslegern 13 ausgebildet sein können, und an denen weitere Aufnahmen 18 zur Befestigung am Fahrzeugaufbau über zusätzliche Befestigungsmittel ausgebildet sind.
Die Lageraufnahmen 10, 11 sind entsprechend den jeweils aufzunehmenden Radführungslenkern ausgebildet. Hierbei kann insbesondere jeweils ein Querlenker aufgenommen sein. Entsprechend kann jedoch z. B. auch jeweils ein Dreieckslenker oder bei entsprechender Formgebung auch ein Schräglenker aufgenommen werden.
An den beiden Konsolen 8, 9 sind in einem mittleren Bereich jeweils Aufnahmen 20 zur Befestigung eines Lenkgetriebes ausgebildet. Weiterhin sind an den Konsolen 8, 9 Aufnahmen 22 zur Befestigung eines Stabilisators ausgebildet.
Die Aufnahmen 6, 15, 18, 20, 22 können jeweils als einfache Ausnehmung oder gegebenenfalls auch komplexer ausgebildet sein.
In den beiden Konsolen 8, 9 sind jeweils Verstärkungsrippen 24 ausgebildet, insbesondere im hinteren Bereich zwischen der hinteren Aufnahme 20, der hinteren Lageraufnahme 11 und zu dem Rand zur Aufnahme des hinteren Querprofils 3 hin.
Erfindungsgemäß können die beiden Konsolen 8, 9 aufgrund ihrer Formgebung direkt in einem Gussverfahren ohne Nachbearbeitung hergestellt werden. Eine einfache Formgebung der Konsolen 8, 9 wird möglich, wenn die beiden Konsolen 8, 9 von oben auf die beiden Querprofile 2, 3 gelegt und mit diesen verschweißt werden. Bei einer derartigen Ausführungsform sind die hintere Aufnahme 26 sowie die vordere Aufnahme 27 der beiden Konsolen somit nicht geschlossen, sondern U-förmig nach unten offen ausgebildet. Somit können die Querprofilaufnahmen 26 und 27 ohne die Verwendung von Schiebern beim Gussverfahren ausgebildet werden, wobei die Aufnahmen 10a, 10b nachfolgend ausgebildet, z. B. gebohrt werden können.
Zwischen den Querprofilaufnahmen 26 und 27 und den Querprofilen 2, 3 sind jeweils Schweißverbindungen 28, 29 ausgebildet.
Somit bilden die Querprofile 2, 3 mit der durch die Pendelstützenaufnahme 4 und die Längsversteifungstrebe 5 gebildeten Längsverbindung eine Grundstruktur aus, die seitlich mit den Konsolen 8, 9 verbunden wird. Der gesamte Vorderachsträger 1 kann aus dem gleichen Leichtmetall, insbesondere Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, ausgebildet sein.
Die Herstellung des Vorachsträgers 1 erfolgt somit durch separate Ausbildung der einzelnen Teile 2, 3, 8, 9, 5, 4 und ggf. 7 gemäß den oben beschriebenen Verfahren. Nachfolgend werden die Querprofile 2, 3 mit der Pendelstützenaufnahme 4 und der Längsversteifungsstrebe 5 verschweißt. Nachfolgend werden die Konsolen 8, 9 auf die Querprofile 2, 3 aufgelegt und verschweißt.

1: Vorderachsträger
2: vorderes Querprofil
3: hinteres Querprofil
4: Pendelstützenaufnahme
5: Längsversteifungsstrebe
F: Fahrzeugslängsachse
6: Aufnahmen des Vorderachsträgers 1 am Fahrzeugaufbau
7: Ansetzstück
8, 9: Konsolen
10, 11: Lageraufnahmen
10a, 10b: Auslegeraufnahmeglieder
12, 13: Ausleger
14: Ausleger
15: Aufnahmen des Vorderachsträgers 1 am Fahrzeug
16: Ausleger für Aufnahmen 18
18: Aufnahmen des Vorderachsträgers 1 am Fahrzeug
20: Aufnahmen zur Befestigung eines Lenkgetriebes
22: Aufnahmen zur Befestigung eines Stabilisators
24: Verstärkungsrippen
26, 27: Querprofilaufnahmen
28, 29: Schweißverbindungen zwischen den Querprofilaufnahmen 26 und 27

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19920051 A1 [0003]

Claims

Vorderachsträger für ein Fahrzeug, der zumindest überwiegend aus einem Leichtmetall hergestellt ist und mindestens aufweist: Aufnahmen (6, 18) zur Befestigung an einem Fahrzeugaufbau, und Lageraufnahmen (10, 11) zur Aufnahme jeweils eines linken und rechten Radführungslenkers, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorderachsträger (1) zwei seitliche Konsolen (8, 9), ein vorderes Querprofil (2) und hinteres Querprofil (3) aufweist, an den Konsolen (8, 9) zumindest die Lageraufnahmen (10, 11) ausgebildet sind, die beiden die Konsolen (8, 9) als Gussteile ausgebildet sind, und die Querprofile (2, 3) jeweils die Konsolen (8, 9) verbinden und mit den Konsolen (8, 9) verschweißt sind.
Vorderachsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querprofile (8, 9) sich im Wesentlichen parallel erstrecken und in Querprofilaufnahmen (26, 27) mit den Konsolen (8, 9) verschweißt sind.
Vorderachsträger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querprofilaufnahmen (26, 27) der Konsolen (8, 9) nach unten offen sind und die Querprofile (2, 3) von unten in die Querprofilaufnahmen (26, 27) gelegt und mit diesen in Schweißverbindungen (28, 29) verbunden sind.
Vorderachsträger nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querprofile (2, 3) ein geschlossenes Profil, z. B. Rechteckprofil aufweisen.
Vorderachsträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Querprofile (2, 3) als Strangpressteile oder IHU-Teile hergestellt sind.
Vorderachsträger nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Konsolen (8, 9) zusätzlich zu den Lageraufnahmen (10, 11) ein oder mehrere der folgenden Aufnahmen ausgebildet sind: Aufnahmen (15, 18) zur Befestigung am Fahrzeugaufbau, Aufnahmen (22) für einen Stabilisator, Aufnahmen (20) für ein Lenkgetriebe.
Vorderachsträger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einem Querprofil, vorzugsweise dem vorderen Querprofil (2), weitere Aufnahmen (6) zur Befestigung am Fahrzeugaufbau ausgebildet sind.
Vorderachsträger nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Konsolen sich seitlich nach außen erstreckende Ausleger (12, 13, 14, 16) ausgebildet sind.
Vorderachsträger nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Querprofilen (2, 3) mindestens eine Längsverbindung (4, 5) vorgesehen ist.
Vorderachsträger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Längsverbindung eine Pendelstützaufnahme (4) und gegebenenfalls ein oder zwei Längsversteifungsteile (5, 7) vorgesehen sind, die mit den Querprofilen verschweißt sind.
Vorderachsträger nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konsolen (8, 9) Verstärkungsrippen (24) aufweisen.
Vorderachsträger nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konsolen (8, 9) als Gussteile ohne Nachbearbeitung oder lediglich mit Bohrungen (10a, b) für Ausnehmungen ausgebildet sind.
Vorderachsträger nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leichtmetall Aluminium oder eine Aluminiumlegierung ist.
Verfahren zum Herstellen eines Vorderachsträgers aus zumindest im wesentlichen einem Leichtmetall, mit mindestens folgenden Schritten: Ausbilden von zwei Konsolen (8, 9) durch ein Gussverfahren, z. B. Druckguss oder Kokillenguss, wobei an den Konsolen (8, 9) zumindest Aufnahmen (6, 18) zur Befestigung an einem Fahrzeugaufbau und Lageraufnahmen (10, 11) zur Aufnahme jeweils eines linken und rechten Radführungslenkers ausgebildet werden, Herstellen von zwei Querprofilen (2, 3), Verschweißen der Querprofile (2, 3) mit den Konsolen (8, 9) derartig, dass die Querprofile (2, 3) als vorderes Querprofil (2) und hinteres Querprofil (3) jeweils die Konsolen (8, 9) verbinden.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Konsolen (8, 9) durch ein Gussverfahren ohne Nachbearbeitung, gegebenenfalls mit Bohrungen für Ausnahmen, ausgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass an den Konsolen (8, 9) nach unten offene Querprofilaufnahmen (26, 27) ausgebildet werden und die Querprofile (2, 3) von unten in die Querprofilaufnahmen (26, 27) gelegt und mit diesen verschweißt werden, z. B. durch Schutzgas-Schweißen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Verschweißung der Querprofile (2, 3) mit den Konsolen (8, 9) zwischen den Querprofilen (2, 3) eine Längsverbindung (4, 5), z. B. mit einer Pendelstützenaufnahme (4) und einem weiteren Längsversteifungsteil (5), eingeschweißt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Querprofile (2, 3) durch ein Strangpressverfahren oder IHU-Verfahren hergestellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Konsolen (8, 9), Querprofile (2, 3) und gegebenenfalls die Längsverbindung (4, 5) aus Aluminium oder einer Aluminium-Legierung hergestellt werden.