DE102010012486A1 - Suspension of a vehicle and method for producing a cross member thereof - Google Patents
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Abstract
Die Anmeldung betrifft ein Fahrwerk eines Fahrzeugs mit einem Querträger (3) und Knotenelementen (6, 7) an den Enden (4, 5) des Querträgers (3) und ein Verfahren zur Herstellung des Querträgers (3). Die Knotenelemente (6, 7) befestigen den Querträger (3) an einem Fahrzeugrahmen. Der Querträger (3) weist Leichtmetalle wie Titan- oder Aluminiumlegierungen mit hohlrohrförmigen Enden (4, 5) auf. Die Knotenelemente (6, 7) mit jeweils einem Rohransatz (8) sind aus Stahllegierungen, Leichtmetallen oder faserverstärkten Kunststoffen an den hohlrohrförmigen Enden (4, 5) des Querträgers (3) angeordnet. Außenabmessungen (dA) der Rohransätze (8) sind geringer als Innenabmessungen (dI) der hohlrohrförmigen Enden (4, 5) des Querträgers (3). Die Enden (4, 5) sind auf den Rohransätzen (8) der Knotenelemente (6, 7) in einem begrenzten ringförmigen Bereich stoffschlüssig fixiert.The application relates to a chassis of a vehicle with a cross member (3) and node elements (6, 7) at the ends (4, 5) of the cross member (3) and a method for producing the cross member (3). The junction elements (6, 7) attach the cross member (3) to a vehicle frame. The cross member (3) has light metals such as titanium or aluminum alloys with hollow tube-shaped ends (4, 5). The junction elements (6, 7) each with a tube attachment (8) are made of steel alloys, light metals or fiber-reinforced plastics on the hollow tube-shaped ends (4, 5) of the cross member (3). The outer dimensions (dA) of the pipe sockets (8) are smaller than the inner dimensions (dI) of the hollow tube-shaped ends (4, 5) of the cross member (3). The ends (4, 5) are firmly bonded to the pipe sockets (8) of the junction elements (6, 7) in a limited annular area.
Description
Die Anmeldung betrifft ein Fahrwerk eines Fahrzeugs mit einem Querträger und Knotenelementen an den Enden des Querträgers und ein Verfahren zur Herstellung des Querträgers. Die Knotenelemente befestigen den Querträger an einem Fahrzeugrahmen.The application relates to a chassis of a vehicle with a cross member and node elements at the ends of the cross member and a method for producing the cross member. The node elements attach the cross member to a vehicle frame.
Die Kurbelgestänge
Die Fahrwerkteile einer derartigen Hinterachse
Diese schwere Stahlblechkonstruktion des Querträgers
Aus der Druckschrift
Dieses bekannte Verfahren hat das Potential, dass unterschiedliche Werkstoffe stoffschlüssig miteinander verbunden werden können. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist es jedoch, dass es für kastenförmige Knotenelemente und für kastenförmige Querträger und andere Teile eines modernen Fahrwerks nicht geeignet erscheint.This known method has the potential that different materials can be materially interconnected. A disadvantage of this method, however, is that it does not appear to be suitable for box-shaped node elements and for box-shaped cross members and other parts of a modern chassis.
Aufgabe der Anmeldung ist es, die Einsparpotentiale in Bezug auf Kosten, Gewicht und Schadstoffemission eines Fahrzeugs im Bereich der Optimierung von Komponenten eines Fahrwerks des Fahrzeugs auszuschöpfen und ein Fahrwerk zu schaffen, das einen geringeren Beitrag zum Leergewicht des Fahrzeugs und eine erhebliche Kostenreduzierung bei der Fertigung des Fahrwerks am Beispiels einer Strukturkomponente des Fahrwerks aufzeigen soll.The object of the application is to exploit the potential savings in terms of cost, weight and pollutant emission of a vehicle in the optimization of components of a chassis of the vehicle and to create a chassis that contributes less to the curb weight of the vehicle and a significant cost reduction in manufacturing of the chassis to show the example of a structural component of the chassis.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Anmeldung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved with the subject matter of the independent claims. Advantageous developments of the application will become apparent from the dependent claims.
Mit einer ersten Ausführungsform der Anmeldung wird ein Fahrwerk eines Fahrzeugs mit einem Querträger und Knotenelementen an den Enden des Querträgers und ein Verfahren zur Herstellung des Querträgers geschaffen. Die Knotenelemente befestigen den Querträger an einem Fahrzeugrahmen. Der Querträger weist Leichtmetalle wie Titan- oder Aluminiumlegierungen mit hohlrohrförmigen Enden auf. Die Knotenelemente sind jeweils mit einem Rohransatz aus Stahllegierungen, Leichtmetallen oder faserverstärkten Kunststoffen an den hohlrohrförmigen Enden des Querträgers angeordnet. Dabei sind Außenabmessungen der Rohransätze geringer als Innenabmessungen der hohlrohrförmigen Enden des Querträgers. Die hohlrohrförmigen Enden des Querträgers sind auf den Rohransätzen der Knotenelemente in einem begrenzten ringförmigen Bereich stoffschlüssig fixiert.With a first embodiment of the application, a chassis of a vehicle is provided with a cross member and node elements at the ends of the cross member and a method for producing the cross member. The node elements attach the cross member to a vehicle frame. The cross member has light metals such as titanium or aluminum alloys with hollow tubular ends. The node elements are each arranged with a tube approach of steel alloys, light metals or fiber-reinforced plastics at the hollow tubular ends of the cross member. In this case, outer dimensions of the pipe approaches are smaller than the inner dimensions of the hollow tubular ends of the cross member. The hollow tube-shaped ends of the cross member are firmly bonded to the tube projections of the node elements in a limited annular area.
Mit diesem neuen Konzept für ein Fahrwerk eines Fahrzeugs ist nicht nur der Vorteil verbunden, bisherige kostenintensive und schwere Querträger mit kastenförmigem Profil in preiswert herstellbare Komponenten aus Rohrprofilen für den Fahrwerksbau von Fahrzeugen zur Verfügung zu stellen, sondern auch mit Hilfe eines sekundenschnellen stoffschlüssigen Verfahrens, wie es aus der oben genannten Druckschrift bekannt ist, die Fertigungszeiten kostengünstig zu reduzieren. Bei Kombination von stranggepressten Leichtmetallrohren als Querträgerrohre und glasfaserverstärkten Kunststoffknotenelementen für die Fixierung des Querträgers an der Fahrzeugkarosserie ergeben sich Fahrwerksaufbauten, die sowohl bei der Kostenverminderung als auch bei der Gewichtsverminderung einen erheblichen Beitrag für die Verbesserung künftiger Fahrzeuge leisten können.With this new concept for a chassis of a vehicle is not only the advantage associated with previous costly and heavy cross member with box-shaped profile in inexpensive manufacturable To provide components made of tubular profiles for the chassis of vehicles available, but also with the help of a split-second cohesive process, as is known from the publication mentioned above, to reduce the production times cost. When combining extruded light metal tubes as cross member tubes and glass fiber reinforced plastic node elements for fixing the cross member to the vehicle body resulting chassis structures, which can make a significant contribution to the improvement of future vehicles both in cost reduction and in weight reduction.
In einer weiteren Ausführungsform der Anmeldung ist das Fahrwerk eines Fahrzeugs mit einem Wattgestänge zur Parallelführung von Hinterrädern an einem Kurbelgestänge für jedes Hinterrad ausgestattet. Das Kurbelgestänge ist über ein Schwenkgelenk mit einem Hinterrahmen eines Fahrzeugrahmens verbunden. Die Hinterrad tragenden Kurbelgestänge sind untereinander quer über ein Torsionsfederelement miteinander verbunden und das Wattgestänge ist an einem zentralen Halter des Querträgers angelenkt.In a further embodiment of the application, the chassis of a vehicle is equipped with a Watt linkage for the parallel guidance of rear wheels on a crank linkage for each rear wheel. The crank rod is connected via a pivot joint to a rear frame of a vehicle frame. The rear wheel-bearing crank rods are connected to each other across a torsion spring element and the Watt linkage is articulated to a central holder of the cross member.
Die Enden des Querträgers weisen Knotenelemente zu dem Hinterrahmen des Fahrzeugs auf, so dass mit Hilfe der Knotenelemente der Querträger mit dem Hinterrahmen des Fahrzeugs lösbar verbunden werden kann. Dieser Querträger weist seinerseits Querträgerrohre zwischen dem zentralen Halter und den Knotenelementen auf und die Knotenelemente weisen zu den Querträgerrohren hin Rohransätze auf. Die Außendurchmesser dieser Rohransätze sind geringer als die Innendurchmesser an den Enden der Querträgerrohre, so dass sie zum Fixieren ineinander gesteckt werden können und in einem begrenzten ringförmigen Bereich stoffschlüssig fixiert sind.The ends of the cross member have node elements to the rear frame of the vehicle, so that by means of the node elements of the cross member with the rear frame of the vehicle can be detachably connected. This cross member has in turn cross member tubes between the central holder and the node elements and the node elements have to the cross member tubes down pipe approaches. The outer diameter of these pipe approaches are smaller than the inner diameter at the ends of the cross member tubes, so that they can be plugged into each other for fixing and are firmly bonded in a limited annular area.
Diese Ausführungsform der Anmeldung zielt darauf ab, die Hinterachskonstruktion eines Fahrwerks eines Fahrzeugs sowohl kostenmäßig als auch gewichtsmäßig zu optimieren, wobei ein Fügeverfahren eingesetzt wird, das unterschiedliche Metalle und unterschiedliche Werkstoffe der Rohransätze und der rohrförmigen Enden der Querträgerrohre miteinander in Sekundenschnelle und problemlos verbindet. Damit sind die hohlrohrförmigen Enden der Querträgerrohre auf den Rohransätzen der Knotenelemente elektromagnetisch pulsgeschweißt und in einem begrenzten Bereich ringförmig fixiert.This embodiment of the application aims to optimize the Hinterachskonstruktion a chassis of a vehicle both in terms of cost and weight, using a joining method is used, which connects different metals and different materials of the pipe connections and the tubular ends of the cross member tubes together in seconds and easily. Thus, the hollow tube-shaped ends of the cross member tubes are electromagnetically pulse-welded on the tube projections of the node elements and fixed annularly in a limited area.
Bei dieser elektromagnetischen Pulsschweißung werden ringförmige Bereiche der hohlrohrförmigen Enden und der Rohransätze dadurch aufeinander fixiert und stoffschlüssig verbunden oder verschweißt, dass ein Stromimpuls von mehreren Tausend Ampere durch die metallische Komponente der zu verbindenden rohrförmigen Strukturen strömt und aufgrund von Lorenzkräften die metallischen rohrförmigen Enden der Querträgerrohre auf die Rohransätze mit mehreren Hundert Meter pro Sekunde schrumpfen lässt und eine Kaltverschweißung oder eine stoffschlüssige Verbindung der ringförmig aufeinander treffenden Bereiche der hohlrohrförmigen Enden der Querträgerrohre und Rohransätze der Knotenelemente bewirkt.In this electromagnetic pulse welding annular portions of the hollow tubular ends and the tube approaches are thereby fixed to each other and welded or welded, that a current pulse of several thousand amperes flows through the metallic component of the tubular structures to be connected and due to Lorenzkräften the metallic tubular ends of the cross member tubes the tube approaches shrink at several hundred meters per second and causes a cold welding or a cohesive connection of the annularly meeting areas of the hollow tubular ends of the cross member tubes and tube approaches of the node elements.
Eine Kaltverschweißung erfolgt immer dann, wenn gleiche oder unterschiedliche Metallkomponenten aufeinander treffen. Eine stoffschlüssige und belastbare Verbindung wird dann erreicht, wenn mindestens eine der beiden Schweißkomponenten aus Metall ist und damit einen Wirbelstrom im Material zulässt, der die Lorenzkräfte auslöst und durch Schrumpfen bei der oben angegebenen Schrumpfgeschwindigkeit das Metallmaterial auf einem stabilen Rohransatz stoffschlüssig fixiert.Cold welding always takes place when the same or different metal components meet. A cohesive and resilient connection is achieved when at least one of the two welding components is made of metal and thus allows an eddy current in the material, which triggers the Lorenz forces and fixed by shrinking at the above-specified shrinkage speed, the metal material on a stable pipe socket cohesively.
Dabei kann eine erhebliche Gewichtseinsparung für Fahrwerke von Fahrzeugen erreicht werden, indem die schweren Stahlgussbauteile wie Knotenelemente durch faserverstärkte Kunststoffe ersetzt werden. Durch Einsatz von gewichtssparenden Kohlefasern gegenüber Glasfasern in einem Kunststoff kann weiter das Gewicht von Knotenelementen im Fahrwerksbau reduziert werden. Auch andere Teile wie beispielsweise die Kurbelarme, die bisher durch Stahlgussteile verwirklicht werden, lassen sich von kohlefaserverstärkten Kunststoffen in einer Leichtbauweise herstellen, so dass das Fahrzeugleergewicht deutlich gegenüber bisherigen Fahrzeugen vermindert werden kann.In this case, a significant weight saving for chassis of vehicles can be achieved by the heavy cast steel components such as node elements are replaced by fiber-reinforced plastics. By using weight-saving carbon fibers over glass fibers in a plastic, the weight of node elements in chassis construction can be further reduced. Other parts such as the crank arms, which are previously realized by steel castings, can be made of carbon fiber reinforced plastics in a lightweight construction, so that the vehicle idle weight can be significantly reduced compared to previous vehicles.
Dabei können diese Kurbelarme aus faserverstärktem Kunststoff oder aus Aluminiumdruckguss oder aus Titandruckguss auch Ansätze aufweisen, an denen wiederum die rohrförmigen Enden eines quer angeordneten Torsionsfederelements elektromagnetisch im Pulsschweißverfahren aufgeschrumpft werden können. Da mit entsprechenden Aluminiumlegierungen oder Titanlegierungen ähnliche Elastizitätseigenschaften wie für stranggepresste Stahlrohre erreicht werden können, kann auch dieses für Halbstarrachsen wichtige Torsionsfederelement in Leichtbauweise kostengünstig gefertigt werden.In this case, these crank arms made of fiber-reinforced plastic or die-cast aluminum or titanium diecasting can also have lugs on which in turn the tubular ends of a transversely arranged Torsionsfederelements can be shrunk electromagnetically in the pulse welding process. Since similar elasticity properties can be achieved with aluminum alloys or titanium alloys as for extruded steel tubes, this torsion spring element, which is important for semi-rigid axles, can also be manufactured cost-effectively in lightweight construction.
Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Rohransätze eine Innenverstärkungsstruktur aus sich kreuzenden Verstärkungsrippen aufweisen. Diese Verstärkungsrippen verhindern, dass der Rohransatz bei dem Aufschrumpfen von hohlrohrförmigen Enden eines Querträgerrohres kollabiert. Die Innenverstärkungsstruktur sorgt dafür, dass der Rohransatz bei einem elektromagnetischen Pulsschweißen seine Form beibehält, so dass ein Kaltverschweißen oder eine formschlüssige Verbindung in einem ringförmigen Bereich des Rohransatzes sichergestellt ist. Eine derartige Innenverstärkungsstruktur hat den Vorteil gegenüber einem Vollmaterial, dass damit der Rohransatz ein geringeres Gewicht aufweist.Furthermore, it is provided that the tube approaches have an internal reinforcement structure of intersecting reinforcing ribs. These reinforcing ribs prevent the tube tail from collapsing when shrinking hollow tubular ends of a cross member tube. The internal reinforcement structure ensures that the tube lug retains its shape during electromagnetic pulsed welding, so that a cold welding or a positive connection is ensured in an annular region of the pipe socket. Such an internal reinforcement structure has the advantage over a solid material, so that the tube extension has a lower weight.
Eine alternative Form für die Innenverstärkungsstruktur kann durch strahlenförmig von einem Zentrum des Rohransatzes ausgehende Verstärkungsrippen gebildet sein. Dabei können die strahlenförmig von einem Zentrum des Rohransatzes ausgehende Verstärkungsrippen gleichmäßig auf den Innenumfang des Rohransatzes verteilt sein und somit die Kräfte beim Schrumpfen von hohlrohrförmigen Enden von Querträgerrohren auf dem Rohransatz auf dem Umfang gleichmäßig verteilt aufnehmen.An alternative form for the internal reinforcing structure may be formed by reinforcing ribs radiating from a center of the tubular extension. The radially extending from a center of the tubular extension reinforcing ribs may be evenly distributed on the inner circumference of the pipe socket and thus absorb the forces evenly distributed during the shrinkage of hollow tubular ends of cross member pipes on the pipe socket on the circumference.
In einer weiteren Ausführungsform der Anmeldung weist das Knotenelement eine kastenförmige Struktur auf, wobei auf einer Oberseite der kastenförmigen Struktur ein Anschraubpunkt zu dem Fahrzeugrahmen angeordnet ist. Dieser Anschraubpunkt ermöglicht, den Querträger lösbar mit dem Fahrzeugrahmen zu verbinden. Neben dem Anschraubpunkt auf der Oberseite der kastenförmigen Struktur weist ein derartiges kastenförmiges Knotenelement auf einer Seitenfläche den Rohransatz auf, der in einer Ausführungsform der Anmeldung in einem Winkel zu der Seitenfläche angeordnet ist, um einen gekrümmten rohrförmigen Querträger aufzunehmen. Zwischen der Seitenfläche und dem Rohransatz sind in einer Ausführungsform der Anmeldung Versteifungsrippen angeordnet, die in vorteilhafter Weise den Rohransatz schützen.In a further embodiment of the application, the node element has a box-shaped structure, wherein a screw-on point to the vehicle frame is arranged on an upper side of the box-shaped structure. This Anschraubpunkt allows to connect the cross member releasably connected to the vehicle frame. In addition to the attachment point on the top of the box-shaped structure, such a box-shaped node element on a side surface of the tube approach, which is arranged in an embodiment of the application at an angle to the side surface to receive a curved tubular cross member. Between the side surface and the pipe socket stiffening ribs are arranged in an embodiment of the application, which protect the pipe socket in an advantageous manner.
Das Knotenelement kann ein Aluminiumdruckgussteil, ein Titandruckgussteil oder ein faserverstärktes Kunststoffteil sein, wodurch das Gewicht des Knotenelements gegenüber Knotenelementen aus Stahlguss deutlich vermindert ist. Auch faserverstärkte Keramiksintermaterialien können für die Knotenelemente eingesetzt werden, da sie gegenüber den Stahlgussmaterialien ein geringeres spezifisches Gewicht aufweisen.The nodal element can be an aluminum die-cast part, a titanium die cast part or a fiber-reinforced plastic part, as a result of which the weight of the nodal element relative to nodal elements made of cast steel is markedly reduced. Fiber-reinforced ceramic sintering materials can also be used for the nodal elements since they have a lower specific weight compared to the cast steel materials.
Für die Querträgerohre wird als Material ein Aluminiumstranggussmaterial, ein Stahlrohrmaterial oder eine Titanlegierungsrohrmaterial vorgesehen. Ein Stahlgussrohrmaterial ist nur dann vorgesehen, wenn durch die Knotenelemente allein eine beträchtliche Gewichtseinsparung erreicht werden kann. Derartige Stahlrohre können nahtlose stranggepresste oder extrudierte Stahlrohre sein oder aus gerolltem Stahlblech nahtgeschweißt hergestellt werden.As the material, an aluminum continuous casting material, a steel pipe material or a titanium alloy pipe material is provided for the cross member pipes. A Stahlgussrohrmaterial is only provided if by the node elements alone a considerable weight saving can be achieved. Such steel tubes may be seamless extruded or extruded steel tubes or seam welded from rolled sheet steel.
Da der zentrale Halter im Zentrum des Querträgers keine Rohrkonstruktion ist, sondern aus Halteflächen zusammengeschweißt oder geformt ist, wird in einer Ausführungsform der Anmeldung der zentrale Halter im Zentrum des Querträgers mittels CO2-Schutzgasschweißung oder durch MIG-Lötung fixiert. Weist der Querträger ein durchgängiges, gekrümmtes und einstückiges Querträgerrohr auf, so kann der zentrale Halter durch diese Schweißverfahren in seiner Mitte unlösbar fixiert sein. Um entsprechende Schweißflächen und Schweißnähte anzubringen, kann eine derartige einstückige Querrohrstruktur im Zentrumsbereich durch ein Innenhochdruckumformverfahren speziell für die Aufnahme und Anschweißung des Halters vorbereitet werden.Since the central holder in the center of the cross member is not a tube construction, but is welded or formed together of holding surfaces, in one embodiment of the application, the central holder is fixed in the center of the cross member by means of CO 2 gas shielded welding or MIG soldering. If the cross member has a continuous, curved and one-piece cross member tube, then the central holder can be fixed inseparably in its center by this welding method. In order to mount corresponding welding surfaces and welds, such a one-piece cross-tube structure in the center region can be prepared by a hydroforming process especially for receiving and welding the holder.
Anstelle eines durchgängigen Querrohres mit einem durch Innenhochdruck umgeformten zentralen Bereich für den zentralen Halter kann der Querträger auch aus zwei Querträgerrohren mit einem Verbindungsstück im zentralen Bereich zusammengesetzt sein. Dazu weist das Verbindungsstück Rohransätze auf, auf welchen rohrförmige Enden der Querträgerrohre in einem ringförmigen begrenzten Bereich elektromagnetisch pulsgeschweißt fixiert sind. Auch diese Rohransätze, die beidseitig des Verbindungsstückes herausragen, weisen eine Innenverstärkungsstruktur auf, um sicherzustellen, dass die rohrförmigen Ansätze den Belastungen des elektromagnetischen Pulsschweißens standhalten. Um je nach Aufbau und Struktur des Fahrwerks einen mehr oder weniger durchgebogenen Querträger zu realisieren, ist es auch möglich, dass die Querträgerrohre selbst aus mehreren elektromagnetisch pulvergeschweißten ineinander steckenden Rohrstücken unter Bildung einer Krümmung zusammengeschweißt sind.Instead of a continuous cross tube with a converted by internal high pressure central region for the central holder of the cross member may be composed of two cross member tubes with a connecting piece in the central region. For this purpose, the connecting piece has tube projections on which tubular ends of the cross-carrier tubes are electromagnetically pulse-welded fixed in an annular, limited area. Also, these tubing extensions, which protrude on both sides of the connector, have an internal reinforcement structure to ensure that the tubular projections withstand the stresses of electromagnetic pulse welding. In order to realize depending on the structure and structure of the chassis a more or less bent cross member, it is also possible that the cross member tubes themselves are welded together from a plurality of electromagnetically powder-welded nested pieces of pipe to form a curvature.
In dieser Anmeldung wird ein Fahrzeug bevorzugt mit hohlrohrförmigen Strukturelementen aus Leichtmetallen wie Titan- oder Aluminiumlegierungen ausgestattet, wobei die hohlrohrförmigen Strukturelemente an ihren Enden Knotenelemente aus Leichtmetallen oder faserverstärkten Kunststoffen aufweisen. Die Knotenelemente besitzen zu den hohlrohrförmigen Strukturelementen hin Rohransätze, deren Außenabmessungen geringer sind als Innenabmessungen der Enden der Strukturelemente. Die Knotenelemente dienen dazu, die hohlrohrförmigen Strukturelemente mit dem Fahrzeugrahmen eines Fahrzeugs zu verbinden, wobei die Enden der Strukturelemente auf den Rohransätzen der Knotenelemente in einem begrenzten ringförmigen Bereich stoffschlüssig fixiert sind.In this application, a vehicle is preferably equipped with hollow tubular structural elements of light metals such as titanium or aluminum alloys, wherein the hollow tubular structure elements have at their ends node elements made of light metals or fiber-reinforced plastics. The node elements have to the hollow tubular structural elements out tube approaches whose outer dimensions are smaller than the inner dimensions of the ends of the structural elements. The node elements serve to connect the hollow tube-shaped structural elements with the vehicle frame of a vehicle, wherein the ends of the structural elements are fixed in a cohesive manner on the tube projections of the node elements in a limited annular area.
Da ein Fahrzeug eine Mehrzahl von hohlrohrförmigen Strukturelementen aufweist, ist es möglich über die bisher erwähnten Komponenten eines Fahrwerks auch andere Strukturelemente eines Fahrwerks in Leichtbauweise zu verwirklichen, ohne die Fahrzeugsicherheit zu vermindern. Zu derartigen Strukturelementen gehört die Kurbelwelle oder die Achswellen einer Starrachse mit Differentialgetriebe.Since a vehicle has a plurality of hollow tubular structural elements, it is possible on the previously mentioned components of a chassis to realize other structural elements of a chassis in lightweight construction, without reducing the vehicle safety. Such structural elements include the crankshaft or axle shafts of a solid axle with differential gear.
Ein Verfahren zur Fertigung eines aus mehreren Teilen zusammengesetzten Querträges eines Fahrzeugs weist die nachfolgenden Verfahrensschritte auf. Zunächst werden zwei kastenförmige Knotenelemente aus einer Stahllegierung, einer Leichtmetalllegierung oder aus einem faserverstärkten Kunststoff mit einseitig herausragenden Rohransätzen, die einen Außendurchmesser zur einseitigen Anbringung an zwei Querträgerrohren aufweisen. Außerdem wird ein kastenförmiges zentrales Verbindungsstück aus einer Stahllegierung, einer Leichtmetalllegierung oder aus einem faserverstärkten Kunststoff mit zweiseitig herausragenden Rohransätzen für ein Verbinden von zwei Querträgerrohren zu einem Querträger und zum Anbringen eines zentralen Halters für ein Wattgestänge gefertigt.A method of manufacturing a cross member composed of several parts of a vehicle has the following method steps. First, two box-shaped node elements made of a steel alloy, a light metal alloy or a fiber-reinforced plastic with one-sided projecting tube approaches that have an outside diameter for attachment to two cross-member tubes. In addition, a box-shaped central connector made of a steel alloy, a light metal alloy or a fiber-reinforced plastic with two-sided outstanding tubular approaches for connecting two cross member tubes to a cross member and attaching a central holder for a Watt linkage.
Außerdem werden zwei Querträgerrohre aus einer Stahllegierung oder einer Leichtmetalllegierung mit hohlrohrförmigen Enden, die einen größeren Innendurchmesser aufweisen als der Außendurchmesser der Ansätze der Knotenelemente und des zentralen Verbindungsstückes, hergestellt. Nun erfolgt hintereinander das Fixieren eines Knotenelements und eines Endes eines Querträgerrohres innerhalb einer Vorrichtung zum stoffschlüssigen Verbinden unter Ausrichten des einseitigen Rohransatzes in dem hohlrohrförmigen Ende und unter Aufrechterhalten eines radialen Ringspaltes. Wenn das rohrförmige Ende eines Querträgerrohres und der Rohransatz eines Knotenelements derart zueinander fixiert sind, kann ein stoffschlüssiges Verbinden des Rohransatzes mit dem hohlrohrförmigen Ende in einem begrenzten ringförmigen Bereich erfolgen.In addition, two cross member tubes made of a steel alloy or a light alloy with hollow tubular ends having a larger inner diameter than the outer diameter of the projections of the node elements and the central connector, are produced. Now, in succession, the fixing of a node element and an end of a cross member tube within a device for materially bonding under alignment of the unilateral pipe extension in the hollow tubular end and while maintaining a radial annular gap. If the tubular end of a cross member tube and the tubular extension of a node element are fixed to each other in such a manner, a cohesive connection of the tubular extension with the hollow tubular end can take place in a limited annular region.
Dazu wird ein Stromimpuls von mehreren Tausend Ampere durch eine oder mehrere Windungen, die einen entsprechenden Wirbelstrom durch das metallische Hohlrohr-Ende induzieren, so dass aufgrund von Lorenzkräften das rohrförmige Ende mit mehreren Hundert Metern pro Sekunde auf den Rohransatz in einem begrenzten ringförmigen Bereich schrumpft und eine Kaltschweißverbindung oder eine stoffschlüssige Verbindung mit dem Rohransatz bildet.For this purpose, a current pulse of several thousand amperes by one or more windings, which induce a corresponding eddy current through the metallic hollow tube end, so that due to Lorenzkräften the tubular end with several hundred meters per second on the tubular approach in a limited annular area shrinks and forms a cold weld or a cohesive connection with the pipe socket.
In gleicher Weise werden weitere stoffschlüssige Verbindungen zwischen dem zweiten Querträgerrohr und einem weiteren Knotenelement sowie zwischen den Rohransätzen des zentralen Verbindungsstückes und den verbliebenen hohlrohrförmigen Enden der beiden Querträgerrohre durchgeführt.In the same way further cohesive connections between the second cross member tube and another node element and between the pipe extensions of the central connector and the remaining hollow tubular ends of the two cross member tubes are performed.
Der Gegenstand der Anmeldung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.The subject of the application will now be explained in more detail with reference to the accompanying figures.
Während die Querträgerrohre
Darüber hinaus weist der Rohransatz
Diese zweite Ausführungsform der Anmeldung unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass lediglich ein durchgängiges Querträgerrohr
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Fahrwerk (Ausführungsform der Anmeldung)Chassis (embodiment of the application)
- 22
- Fahrwerk (Stand der Technik)Suspension (prior art)
- 33
- Querträgercrossbeam
- 44
- hohlrohrförmiges Endehollow tubular end
- 55
- hohlrohrförmiges Endehollow tubular end
- 66
- Knotenelementnode element
- 77
- Knotenelementnode element
- 88th
- Rohransatzpipe extension
- 99
- WattgestängeWatt linkage
- 1010
- Kurbelgestängecrank linkage
- 1111
- Kurbelgestängecrank linkage
- 1212
- Schwenkgelenkpivot
- 1313
- Schwenkgelenkpivot
- 1414
- Torsionsfederelementtorsion spring
- 1515
- zentraler Haltercentral holder
- 1616
- QuerträgerrohrCrossbeam tube
- 1717
- QuerträgerrohrCrossbeam tube
- 1818
- InnenverstärkungsstrukturInternal reinforcement structure
- 1919
- Verstärkungsrippenreinforcing ribs
- 2020
- Oberseitetop
- 2121
- Anschraubpunktfixation point
- 2222
- Seitenfläche mit RohransatzSide surface with pipe socket
- 2323
- Versteifungsrippestiffening rib
- 2424
- Verbindungsstückjoint
- 2525
- einstückiges Querträgerrohrone-piece cross member tube
- 2626
- Rohransatzpipe extension
- 2727
- Rohransatzpipe extension
- 2828
- Kastenformbox shape
- 2929
-
zentraler Bereich von
25 central area of25 - 3030
- Hinterradachserear axle
- 3131
- oberer Querlenkerupper wishbone
- 3232
- unterer Querlenkerlower wishbone
- 3333
- Kurbelarmcrank
- 3434
- Kurbelarmcrank
- 3535
- freies Ende des Kurbelarmsfree end of the crank arm
- 3636
- freies Ende des Kurbelarmsfree end of the crank arm
- 3737
- Öffnung am AnschraubpunktOpening at the screw point
- 3838
-
Seitenfläche von
24 Side surface of24 - 3939
-
Seitenfläche von
24 Side surface of24 - 4040
- Füge- oder SchweißstelleJoining or welding point
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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