DE102008062057B4

DE102008062057B4 - Achsenbaugruppe für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102008062057B4
Application number: DE102008062057.2A
Authority: DE
Inventors: Manfred Beck; Michael Braun
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2016-09-29
Anticipated expiration: 2028-12-13
Also published as: DE102008062057A1

Abstract

Achsenbaugruppe eines Fahrzeugs mit einem aus einem einzigen Blechmaterialstück unter Warmumformung und/oder Presshärtung gebildeten Grundkörper, der einen Querträger (1) und durch den Querträger (1) verbundene Längsträger (2, 3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper einen die Längsträger (2, 3) zusätzlich zu dem Querträger (1) verbindenden Versteifungs- und Trägerbereich (4) umfasst, und dass die Längsträger (2, 3) und der Querträger (1) einen U-förmigen Querschnitt aufweisen und die inneren U-Schenkel der Längsträger (2, 3) und des Querträgers (1) in den plattenartigen Versteifungs- und Trägerbereich (4) übergehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Achsenbaugruppe eines Fahrzeugs, insbesondere einen PKW, SUV oder Kleintransporter mit einem aus einem einzigen Blechmaterialstück unter Warmumformung und/oder Presshärtung gebildeten Grundkörper, der einen Querträger und durch den Querträger verbundene Längsträger aufweist.
Eine Achsenbaugruppe solcher Art geht aus der DE 10 2006 060 898 A1 hervor. Vorteilhaft kann eine solche einstückige, unter Warmumformung und/oder Presshärtung hergestellte Achsenbaugruppe bei geringem Gewicht die für solche Teile erforderliche Festigkeit aufbringen und herkömmliche, aus mehreren Teilen zusammengesetzte Achsenbaugruppen ersetzen. Material wird eingespart und das Fahrzeuggewicht reduziert. Die Teilevielfalt nimmt ab, Maßabweichungen durch Verzug von Teilen infolge Erwärmung beim Schweißen werden vermieden.
Andere Achsenbaugruppen sind aus der DE 10 2006 060 897 A1 und der DE 41 105 71 A1 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Achsenbaugruppe der eingangs erwähnten Art im Hinblick auf erhöhte Anforderungen, insbesondere größere Festigkeit bei geringem Gewicht, sowie im Hinblick auf die funktionelle Einbindung der Achsenbaugruppe in das Fahrzeug als Aggregateträger weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe löst die Erfindung mit dem Gegenstand des Anspruchs 1.
Vorteilhaft kann der mit den Längsträgern einstückig verbundene Abschnitt die Achsenbaugruppe derart verstärken, dass sich bei weiter vermindertem Gewicht eine noch größere Festigkeit der Baugruppe ergibt. Hierdurch lassen sich insbesondere die Anforderungen für schwerere Fahrzeuge, wie SUV's und Kleintransporter erfüllen. Ferner kann der erfindungsgemäße Versteifungs- und Trägerbereich als Träger für Funktionsteile des Fahrzeugs dienen, insbesondere für einen Motor oder/und ein Getriebe.
Der versteifende und tragende Verbindungsabschnitt ist einstückig nicht nur mit den Längsträgern sondern auch mit dem Querträger verbunden, was zur weiteren Stabilitätserhöhung beiträgt.
In einer weiteren Ausführungsform bilden der Längsträger und der Querträger zusammen mit einem weiteren Querträger einen Ring, welcher den Versteifungs- und Trägerbereich umschließt. Der Trägerbereich kann den Ring vollständig oder teilweise ausfüllen.
Der Versteifungs- und Trägerbereich kann wie die Träger durch Tiefziehen umgeformt und insbesondere nach oben gewölbt sein, wobei vorzugsweise in der Mitte des Verbindungsabschnitts ein Trägerplateau angeordnet ist. Die Wölbung sorgt für eine zusätzliche Versteifung der Achsenbaugruppe.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist, vorzugsweise in einem Arbeitsgang mit der Warmumformung und ggf. Presshärtung des Blechmaterialstücks, wenigstens ein weiteres Materialstück verarbeitet und/oder mit dem Grundkörper durch Verprägung verbunden.
Dieses weitere Materialstück kann eine Verstärkung oder/und ein Funktionselement bilden. Als Verstärkung kommt vorzugsweise eine mit dem Verbindungsabschnitt verprägte Platte in Betracht. Bei dem Funktionselement handelt es sich z. B. um eine Buchse, einen Achsbolzen, einen Halter, eine Aufnahme oder/und ein Anschluss- bzw. Verbindungselement.
Während Funktionsteile durch zusätzliche Materialstücke gebildet sein können, kann ein Funktionsteil auch einstückig an den aus dem einzigen Blechmaterialstück hergestellten Grundkörper angeformt sein, vorzugsweise in einem Arbeitsgang mit der Warmumformung und ggf. Presshärtung.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beiliegenden, sich auf diese Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Achsenbaugruppe in einer Schnittdarstellung (a) und einer Draufsicht (b),
2 eine Möglichkeit zur weiteren Versteifung der Achsenbaugruppe von 1,
3 eine der Achsenbaugruppe von 1 entsprechende Achsenbaugruppe, die mit einem Buchsenteil verprägt ist.
4 eine weitere Möglichkeit zur Verprägung der Achsenbaugruppe von 1 mit einem Buchsenteil,
5 eine der Achsenbaugruppe von 1 entsprechende Achsenbaugruppe, die mit einer Verbindungslasche verprägt ist,
6 eine der Achsenbaugruppe von 1 entsprechende Achsenbaugruppe, die mit einem Bolzen verprägt ist,
7 eine weitere mit einem Achsbolzen verprägte Achsenbaugruppe
8 ein einstückig an eine Achsenbaugruppe gemäß 1 angeformtes Buchsenteil, und
9 bis 11 weitere Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäße Achsenbaugruppen.
Eine in 1 gezeigte Achsenbaugruppe ist durch Warmtiefziehen aus einem einzigen Blechmaterialstück hergestellt. Unmittelbar im Anschluss an die Warmumformung wurde der geformte Grundkörper in dem zur Warmumformung genutzten, kühlbaren Presswerkzeug pressgehärtet, indem es unter Pressdruck in einem vorgegebenen Zeitraum von einer vorgegebenen Ausgangstemperatur auf eine vorgegebene Endtemperatur abgekühlt wurde.
Die Achsenbaugruppe umfasst einen Querträger 1 und an den Enden des Querträgers 1 angebrachte Längsträger 2 und 3. Ein plattenartiger Versteifungs- und Trägerbereich 4 ist zwischen Schenkeln 5 und 6 der Längsträger 2 und 3 angeordnet.
Der Versteifungs- und Trägerbereich 4 verbindet die beiden Längsträgerschenkel 5 und 6 und ist auch einstückig mit dem Querträger 1 verbunden. Sowohl der Querträger 1 als auch die Längsträger 2 und 3 weisen ein U-Profil auf. Wie 1a erkennen lässt, gehen jeweils die inneren U-Schenkel der U-Profile an ihren Enden in den Versteifungs- und Trägerbereich 4 über. Der Abschnitt 4 ist somit an drei Seiten eingebunden und füllt die Öffnung zwischen den Längsträgerschenkeln 5 und 6 sowie zwischen dem Querträger 1 und einer (nicht gezeigten) Fahrzeugkarosserie vollständig aus.
Der an drei Seiten eingebundene, selbst tief gezogene als Verbindungsabschnitt ausgebildete Versteifungs- und Trägerbereich 4 verleiht der Achsenbaugruppe eine außerordentlich hohe Stabilität, die es ermöglicht, den Materialeinsatz für die Achsenbaugruppe und damit deren Gewicht sehr gering zu halten. Der Versteifungs- und Trägerbereich 4 eröffnet ferner die Möglichkeit, die Achsenbaugruppe in erhöhtem Maße als Aggregateträger, insbesondere als Träger für einen Motor oder/und ein Getriebe, zu nutzen.
Abweichend von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel könnte die Achsenbaugruppe ohne die abschließende Presshärtung aus einem von vornherein hochfesten Material mit einer Zugfestigkeit im Bereich von 300 bis 1600 N/mm² durch Warmumformung hergestellt sein.
Wie aus 2 hervorgeht, ließe sich eine weitere partielle Festigkeitserhöhung durch eine (den aus nur einer Blechlage gebildeten) Versteifungs- und Trägerbereich 4 verstärkende Platte 11 erreichen. Die Platte 11 weist vorzugsweise Öffnungen 12 bis 14 auf, die es ermöglichen, zwischen dem Abschnitt 4 und der Platte 11 eine Verbindung durch Verprägung herzustellen, wobei das Material des Abschnitts 4 in die Öffnungen 12 bis 14 eingedrückt wird. Auch eine Verprägung ohne Öffnungen in der Platte 11 wäre möglich.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Verprägung des Versteifungs- und Trägerbereichs 4 mit der Platte 11 in einem Arbeitsgang mit der genannten Warmumformung, wobei auch der im Presswerkzeug befindliche Plattenrohling in Anpassung an den als Verbindungsabschnit ausgebildeten Versteifungs- und Trägerbereich 4 umgeformt wird. Abweichend hiervon könnte die Platte 11 vorgeformt sein.
Wie die folgenden 3 bis 7 zeigen, kann der aus dem genannten Blechmaterialstück geformte Grundkörper ferner mit Funktionselementen verbunden sein, wobei auch hier die Verbindung vorzugsweise in einem Arbeitsgang mit der Warmumformung und ggf. Presshärtung erfolgt.
Gemäß 3 sind die Längsträger 2, 3 mit einer Buchse 15 verbunden, die unter Bildung eines rundum geschlossenen oder unterbrochenen Durchzugs 16 in eine Bohrung 17 eingepresst ist.
In einer alternativen Ausführungsform gemäß 4 ist ein Buchsenflansch 18 mit einem Randbereich 19 einer zur Buchse koaxialen Bohrung verprägt, indem Material des Randbereichs 19 in eine Öffnung 20 in dem Buchsenflansch eingedrückt ist.
5 zeigt eine jeweils an den Enden 8 und 9 der Längsträgerschenkel 5 und 6 angebrachte Verbindungslasche 21, die bei 22 mit dem betreffenden Schenkel verprägt ist.
Gemäß 6 ist anstelle einer Buchse ein in einem Durchzug 23 gehaltener Bolzen 24 vorgesehen.
7 zeigt Achsbolzen 25, die jeweils in einem im Zuge einer Warmumformung eines einzigen Blechmaterialstücks mit geformtem Sitz 26 gehalten sind.
8 zeigt verdeutlicht die Möglichkeit, eine Buchse 27 direkt an ein einen Grundkörper bildendes Blechmaterialstück im Zuge einer Warmumformung mit anzuformen.
9 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Achsenbaugruppe mit zwei Querträgern 1 und 1' sowie Längsträgern 2 und 3. Die im Querschnitt U-förmigen Quer- und Längsträger sind zu einem Ring verbunden. Ein Versteifungs- und Trägerbereich 4 verbindet sowohl die Längsträger 2, 3 als die beiden Querträger 1, 1'. Durch die Ringform und den rundum eingebundenen Versteifungs- und Trägerbereich wird ein Höchstmaß an Stabilität erreicht.
Eine in 10 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der vorangehenden Ausführungsform dadurch, dass ein streifenförmiger Versteifungs- und Trägerbereich 4 über die im Querschnitt U-förmigen Längsträger 2, 3 miteinander verbindet und zu den U-förmigen Querträgern 1, 1' jeweils im Abstand angeordnet ist.
11 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Achsenbaugruppe mit zu einem Ring verbundenen Querträgern 1, 1' und Längsträgern 2, 3, wobei die Träger im Querschnitt eine unvollständige U-Form aufweisen, so dass ein Versteifungs- und Trägerbereich 4 von einer Bodenfläche zurückversetzt angeordnet ist.
Das den Grundkörper bildende einzige Blechmaterialstück kann unterschiedliche Materialdicken und unterschiedliche Materialien aufweisen. Die Verwendung von Tailored Blanks kommt hierfür in Betracht.
Die Festigkeit, die durch das Presshärten und Vergüten erreicht wird, kann bereichsweise unterschiedlich sein.
Zusätzliche Teile lassen sich am Grundkörper auch unter Anwendung herkömmlicher Verbindungsverfahren anbringen, insbesondere durch Kleben oder Schweißen.
Die gezeigten Versteifungs- und Trägerbereiche könnten auch gelocht sein oder andere Ausnehmungen aufweisen.

Claims

Achsenbaugruppe eines Fahrzeugs mit einem aus einem einzigen Blechmaterialstück unter Warmumformung und/oder Presshärtung gebildeten Grundkörper, der einen Querträger (1) und durch den Querträger (1) verbundene Längsträger (2, 3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper einen die Längsträger (2, 3) zusätzlich zu dem Querträger (1) verbindenden Versteifungs- und Trägerbereich (4) umfasst, und dass die Längsträger (2, 3) und der Querträger (1) einen U-förmigen Querschnitt aufweisen und die inneren U-Schenkel der Längsträger (2, 3) und des Querträgers (1) in den plattenartigen Versteifungs- und Trägerbereich (4) übergehen.
Achsenbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsenbaugruppe als eine Achsenbaugruppe eines PKWs, eines SUVs oder eines Kleintransporters ausgebildet ist.
Achsenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsträger (2, 3) und der Querträger (1) zusammen mit einem weiteren Querträger (1') einen Ring bilden, welcher den Versteifungs- und Trägerbereich (4) umschließt.
Achsenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Versteifungs- und Trägerbereich (4) den Ring vollständig oder teilweise ausfüllt.
Achsenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein weiteres Materialstück verarbeitet und mit dem Grundkörper verbunden ist.
Achsenbaugruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Materialstück in einem Arbeitsgang mit der Warmumformung des Blechmaterialstücks verarbeitet und mit dem Grundkörper verbunden ist.
Achsenbaugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Materialstück in einem Arbeitsgang mit der Warmumformung und Presshärtung des Blechmaterialstücks verarbeitet und mit dem Grundkörper verbunden ist.
Achsenbaugruppe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Materialstück mit dem Grundkörper durch Verprägung verbunden ist.
Achsenbaugruppe nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Materialstück eine Verstärkung (11) oder/und ein Funktionselement (15, 21, 24, 25) bildet.
Achsenbaugruppe nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Verstärkung bildende Platte (11) mit dem Versteifungs- und Trägerbereich (4) verprägt ist.
Achsenbaugruppe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (11) vorgeformt ist.
Achsenbaugruppe nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Materialstück eine Buchse (15), einen Achsbolzen (25), einen Halter (21), eine Aufnahme oder/und ein Anschluss- oder Verbindungselement bildet.
Achsenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an den Grundkörper ein Funktionsteil (27) einstückig angeformt ist.
Achsenbaugruppe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsteil (27) in einem Arbeitsgang mit der Warmumformung einstückig angeformt ist.
Achsenbaugruppe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsteil (27) in einem Arbeitsgang mit der Warmumformung und Presshärtung einstückig angeformt ist.