DE102016223228A1

DE102016223228A1 - Verfahren zum Herstellen einer Achszapfenaufnahme und Kraftfahrzeughinterachse mit einer solchen Achszapfenaufnahme

Info

Publication number: DE102016223228A1
Application number: DE102016223228.2A
Authority: DE
Inventors: Jens Heidrich; Mike Kaiser
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2016-11-23
Filing date: 2016-11-23
Publication date: 2018-05-24

Abstract

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst insbesondere folgende Schritte:Bereitstellen einer Ausgangsplatine,außenkonturgerechtes Ausstanzen der Achszapfenaufnahme (5) aus besagter Ausgangsplatine, wobeiin einem Arbeitsschritt mit besagtem Stanzschritt b) zumindest ein erster, orthogonal zur Platinenebene gerichteter und über die Oberfläche (9a) eines gebildeten Halbzeugs (8) reichender Vorsprung (10) in die eine Richtung und zumindest ein zweiter, orthogonal zur Platinenebene gerichteter und über die Oberfläche (9b) des gebildeten Halbzeugs (8) reichender Vorsprung (11) in die entgegengesetzte Richtung durch Umformen des Halbzeugs (8) infolge Werkstoffverlagerung mittels je eines geradlinig verschiebbaren Werkzeugs ohne Trennung besagten Werkstoffes vom gebildeten Halbzeug (8) erzeugt werden,stoffschlüssiges Verbinden des gebildeten Halbzeugs (8) mit der Kraftfahrzeughinterachse (1),Einarbeiten einer axial ausgerichteten Gewindebohrung (17) in den zumindest einen ersten Vorsprung (10), undEntfernen des zumindest einen zweiten Vorsprungs (11) derart, dass eine reduzierte Wandungsstärke im Bereich (13) desselben an der Achszapfenaufnahme (5) zu verzeichnen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Achszapfenaufnahme für eine Kraftfahrzeughinterachse, insbesondere Verbundlenkerhinterachse, gemäß der Merkmalskombination des Patentanspruchs 1 der Erfindung. Gemäß Anspruch 6 der Erfindung betrifft dieselbe ferner eine Kraftfahrzeughinterachse, insbesondere Verbundlenkerhinterachse, mit einer solchen Achszapfenaufnahme.
Kraftfahrzeughinterachsen, insbesondere Verbundlenkerhinterachsen, sind seit geraumer Zeit bekannt und stellen im Allgemeinen die Verbindung zwischen dem Fahrzeugaufbau und den Fahrzeugrädern her. Zum Anbinden der Fahrzeugräder an besagte Hinterachse verfügt dieselbe in Fahrzeugquerrichtung gesehen beidenends über je eine Achszapfenaufnahme zum Befestigen eines Fahrzeugrades. Die DE 100 64 438 A1 beschreibt eine Verbundlenkerhinterachse, welche aus einem biege- und torsionsnachgiebigen Querträger und biege- und torsionssteifen Längsträgern mit je einem Achsführungslager, einer Achszapfenaufnahme sowie einer Stoßdämpferaufnahme mit Federteller besteht und einstückig aus einem Leichtmetall, wie beispielsweise aus Aluminium, gegossen ist. Die DE 10 2007 022 283 A1 beschreibt eine als Schweißteil ausgebildete Hinterachse der gattungsgemäßen Art mit als Blechumformteile ausgebildeten Radträgern, die ihrerseits durch Schweißen mit der Hinterachse verbunden sind. An den Radträgern sind Achszapfen befestigbar. Die DE 10 2012 021 290 A1 beschreibt eine Kraftfahrzeughinterachse mit zwei Längslenkern und einem diese verbindenden Querträger. Beidenends des Querträgers ist je ein mit demselben starr verbundener Radträger mit einem Achszapfen vorgesehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen einer Achszapfenaufnahme für eine Kraftfahrzeughinterachse, insbesondere Verbundlenkerhinterachse, anzugeben, welche zu einer gewichst- und aufwandsreduzierten Hinterachse führt. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, eine Kraftfahrzeughinterachse, insbesondere Verbundlenkerhinterachse, mit einer solchen Achszapfenaufnahme bereitzustellen.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe demnach zunächst durch ein Verfahren zum Herstellen einer Achszapfenaufnahme für eine Kraftfahrzeughinterachse, insbesondere Verbundlenkerhinterachse, mit folgenden Schritten:

a) Bereitstellen einer Ausgangsplatine,
b) außenkonturgerechtes Ausstanzen der Achszapfenaufnahme aus besagter Ausgangsplatine, wobei
c) in einem Arbeitsschritt mit besagtem Stanzschritt b) zumindest ein erster, orthogonal zur Platinenebene gerichteter und über die Oberfläche eines gebildeten Halbzeugs reichender Vorsprung in die eine Richtung und zumindest ein zweiter, orthogonal zur Platinenebene gerichteter und über die Oberfläche des gebildeten Halbzeugs reichender Vorsprung in die entgegengesetzte Richtung durch Umformen des Halbzeugs infolge Werkstoffverlagerung mittels je eines geradlinig verschiebbaren Werkzeugs ohne Trennung besagten Werkstoffes vom gebildeten Halbzeug erzeugt werden,
d) stoffschlüssiges Verbinden des gebildeten Halbzeugs mit der Kraftfahrzeughinterachse,
e) Einarbeiten einer axial ausgerichteten Gewindebohrung in den zumindest einen ersten Vorsprung, und
f) Entfernen des zumindest einen zweiten Vorsprungs derart, dass eine reduzierte Wandungsstärke im Bereich desselben an der Achszapfenaufnahme zu verzeichnen ist.

Durch diese Maßnahme, nämlich die Kombination der gegensinnig orientierten ersten und zweiten Vorsprünge, ist mit einfachen und kostengünstigen Mitteln eine Achszapfenaufnahme für eine Kraftfahrzeughinterachse mit optimaler Material- und Gewichtsausnutzung herstellbar, welches in der Folge zu einer aufwands- und gewichtsreduzierten Kraftfahrzeughinterachse führt.
Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
Danach ist vorgesehen, dass im Hinblick auf den Schritt c) des Weiteren in einem Arbeitsschritt mit dem Stanzschritt b) wenigstens ein Zentriermittel am Halbzeug ausgebildet wird, wodurch das Fügen der Achszapfenaufnahme mit der Kraftfahrzeughinterachse vereinfacht ist. Hierzu wird bevorzugt als wenigstens ein Zentriermittel ein in Richtung des zumindest einen ersten Vorsprungs weisender Zentriervorsprung ausgebildet, der ebenfalls durch Umformen des Halbzeugs infolge Werkstoffverlagerung mittels eines geradlinig verschiebbaren Werkzeugs ohne Trennung besagten Werkstoffes vom gebildeten Halbzeug erzeugt wird. Dies hat den Vorteil eines minimierten Bearbeitungsaufwandes. Weiter bevorzugt ist im Hinblick auf den Schritt d) vorgesehen, dass das Halbzeug durch Schweißen mit der Kraftfahrzeughinterachse verbunden wird, wodurch eine besonders feste Fügeverbindung erzeugt wird. Gemäß einer mechanisch einfachen und besonders funktionssicheren Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Hinblick auf den Schritt e) der zumindest eine zweite Vorsprung durch spanendes Bearbeiten entfernt.
Die gestellte Aufgabe wird weiterhin durch eine Kraftfahrzeughinterachse, insbesondere Verbundlenkerhinterachse, mit den im Anspruch 6 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus dem weiteren Unteranspruch 7, wonach die Achszapfenaufnahme zwei oder mehr erste, mit je einer Gewindebohrung ausgestattete Vorsprünge und zumindest einen Bereich mit reduzierter Wandstärke aufweist, welcher zumindest eine Bereich reduzierter Wandstärke durch einen zweiten, nachträglich entfernten Vorsprung gebildet ist.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf dieses beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Es zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung einer mit erfindungsgemäßen Achszapfenaufnahmen ausgestatteten Kraftfahrzeughinterachse,
2 die Ansicht „A“ nach 1,
3 eine perspektivische Einzelansicht eines Halbzeugs einer Achszapfenaufnahme,
4 den Schnitt „I-I“ nach 3,
5 die Einzelheit „Z“ nach 1 zum Zeitpunkt der Befestigung des Halbzeugs an der Kraftfahrzeughinterachse,
6 eine perspektivische Einzelansicht des zur fertigen Achszapfenaufnahme bearbeiteten Halbzeugs derselben (Vorderansicht),
7 eine perspektivische Rückansicht der Achszapfenaufnahme, und
8 den Schnitt „II-II“ nach 6.

Die 1 und 2 zeigen die erfindungsgemäß ausgebildete Kraftfahrzeughinterachse 1, insbesondere Verbundlenkerachse, welche als Schweißteil ausgebildet einen Querträger 2 sowie beidenends desselben je einen Längsträger 3 mit jeweils einem Achsführungslager 4, einer Achszapfenaufnahme 5 sowie einer Stoßdämpferaufnahme 6 mit Federteller 7 aufweist. D.h., zumindest die vorstehend aufgeführten Bestandteile respektive Bauteile der Kraftfahrzeughinterachse 1 werden im Wesentlichen separat aus bevorzugt Stahlblech hergestellt und abschließend durch Schweißen untereinander gefügt.
Was die besagten Achszapfenaufnahmen 5 anbelangt, wird zunächst ein plattenförmiges Halbzeug 8 derselben erzeugt, indem dieses aus einer bereitgestellten, nicht zeichnerisch dargestellten Ausgangsplatine durch an sich bekanntes Feinstanzen außenkonturgerecht herausgearbeitet wird. In einem Arbeitsschritt mit besagtem Stanzschritt werden gemäß diesem Ausführungsbeispiel vier erste, orthogonal zur Platinenebene gerichtete und über die Oberfläche 9a des gebildeten Halbzeugs 8 reichende Vorsprünge 10 in die eine Richtung und ein zweiter, orthogonal zur Platinenebene gerichteter und über die gegenüberliegende Oberfläche 9b des gebildeten Halbzeugs 8 reichender Vorsprung 11 in die entgegengesetzte Richtung durch plastisches Umformen des Halbzeugs 8 erzeugt.
Die besagten Vorsprünge 10, 11 werden in der Fachwelt gelegentlich auch als Durchstellungen bezeichnet und zeichnen sich im Wesentlichen dadurch aus, dass Werkstoff von der einen Seite des Werkstücks, vorliegend des besagten Halbzeugs 8, zur anderen Seite des Werkstücks derart weit aus demselben gedrückt bzw. verlagert wird, dass ohne Trennung des besagten Werkstoffs vom Werkstück auf der einen Seite besagte Vorsprünge 10, 11 und auf der anderen Seite Ausnehmungen 12, 13 (vgl. insbes. 3 und 7) entstehen.
Bevorzugt findet hier ein in der Fachwelt insbesondere als Schubumformverfahren oder auch Durchsetzverfahren bezeichnetes Umformverfahren Anwendung, bei dem mittels eines geradlinig verschiebbaren Werkzeugs respektive Stempels besagte Werkstoffverlagerung ohne Trennung des Werkstoffs vom gebildeten Halbzeug 8 erfolgt (nicht zeichnerisch dargestellt). Zum formgerechten Ausbilden der Vorsprünge 10, 11 erfolgt dieses bevorzugt unter Zuhilfenahme eines nicht zeichnerisch dargestellten Gesenks, welches formkomplementäre Ausnehmungen zu den Vorsprüngen 10, 11 aufweist, in welche während des Umformschrittes verlagerter Werkstoff eindringt.
Die 3 und 4 zeigen ein derartiges Halbzeug 8, welches gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine zentrale Öffnung 12 aufweist um welche die ersten Vorsprünge 10 angeordnet sind. In einem im Einbauzustand der Achszapfenaufnahme 5 unterhalb besagter Öffnung 12 angeordneten Bereich 15 des Halbzeugs 8 ist der zweite Vorsprung 11 ausgebildet, welcher wie bereits oben ausgeführt in die zu den Vorsprüngen 10 entgegengesetzte Richtung weist.
Gleichzeitig mit besagtem Stanzschritt sind ferner drei Zentrierungsmittel in Form von in Richtung der ersten Vorsprünge 10 weisenden Zentriervorsprüngen 16 ausgebildet. Auch diese werden nach dem bevorzugten und vorstehend beschriebenen Schubumformverfahren bzw. Durchsetzverfahren erzeugt.
Im Anschluss an die vorstehend beschriebene Herstellung der Halbzeuge 8, werden diese mit der Kraftfahrzeughinterachse 1 durch bevorzugt Schweißen stoffschlüssig verbunden (5). Die Zentriervorsprünge 16 erleichtern diesen Fügeschritt, indem dieselben sich beim der Positionieren der Halbzeuge 8 zum Fügen an je einem freien Ende eines Längsträgers 3 der Kraftfahrzeughinterachse 1 an einem vorliegend rohrförmigen Querschnitt des betreffenden Längsträgers 3 abstützen bzw. anschmiegen.
Hieran schließt sich eine spanende Bearbeitung der Halbzeuge 8 an, indem zum einen axial ausgerichtete Gewindebohrungen 17 in die ersten Vorsprünge 10 eingearbeitet werden (vgl. 2, 6 und 7). Für den Fachmann ist sicherlich leicht nachvollziehbar, dass mit dem Ausbilden der ersten Vorsprüngen 10 eine ausreichend lange Gewindebohrung 17 für die Achszapfenbefestigung zur Verfügung gestellt wird.
Zum anderen wird der zweite Vorsprung 11 durch bevorzugt Fräsen entfernt, woraus im besagten Bereich 15 der gebildeten Achszapfenaufnahme 5 eine reduzierte Wandungsstärke resultiert (vgl. 7 und 8). Die besagte Bearbeitung durch bevorzugt Fräsen muss sich jedoch nicht auf den zweiten Vorsprung 11 beschränken, sondern kann auch die gesamte oder Teile der benachbarten Oberfläche 9b der Achszapfenaufnahme 5 umfassen. Hintergrund dieser Maßnahme ist, dass durch das spanende Bearbeiten des Vorsprungs 11 und ggf. auch der benachbarten Oberfläche 9b, welche im gefügten Zustand von der Kraftfahrzeughinterachse 1 weg weist und als Kontaktfläche für einen nicht zeichnerisch dargestellten, zu montierenden Achszapfen fungiert, eine Spur- und Sturzeinstellung ermöglich und/oder unterstützt ist. Die Montage der besagten Achszapfen erfolgt mittels nicht zeichnerisch dargestellter Befestigungsschrauben, welche in besagte Gewindebohrungen 17 eingreifen.
Der Einfachheit und besseren Übersichtlichkeit halber ist die daraus resultierende, fertig bearbeitete Achszapfenaufnahme 5 gemäß den 6 bis 8 in einer Einzeldarstellung gezeigt, obwohl das Bearbeiten des Halbzeugs 8 der Achszapfenaufnahme 5 im mit der Kraftfahrzeughinterachse 1 gefügten Zustand erfolgt.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeughinterachse
2: Querträger
3: Längsträger
4: Achsführungslager
5: Achszapfenaufnahme
6: Stoßdämpferaufnahme
7: Federteller
8: Halbzeug
9a: Oberfläche
9b: Oberfläche
10: Vorsprung
11: Vorsprung
12: Ausnehmung
13: Ausnehmung
14: Öffnung
15: Bereich (Vorsprung 11)
16: Zentriervorsprünge
17: Gewindebohrung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10064438 A1 [0002]
DE 102007022283 A1 [0002]
DE 102012021290 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Achszapfenaufnahme (5) für eine Kraftfahrzeughinterachse (1), insbesondere Verbundlenkerhinterachse, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Bereitstellen einer Ausgangsplatine, b) außenkonturgerechtes Ausstanzen der Achszapfenaufnahme (5) aus besagter Ausgangsplatine, wobei c) in einem Arbeitsschritt mit besagtem Stanzschritt b) zumindest ein erster, orthogonal zur Platinenebene gerichteter und über die Oberfläche (9a) eines gebildeten Halbzeugs (8) reichender Vorsprung (10) in die eine Richtung und zumindest ein zweiter, orthogonal zur Platinenebene gerichteter und über die Oberfläche (9b) des gebildeten Halbzeugs (8) reichender Vorsprung (11) in die entgegengesetzte Richtung durch Umformen des Halbzeugs (8) infolge Werkstoffverlagerung mittels je eines geradlinig verschiebbaren Werkzeugs ohne Trennung besagten Werkstoffes vom gebildeten Halbzeug (8) erzeugt werden, d) stoffschlüssiges Verbinden des gebildeten Halbzeugs (8) mit der Kraftfahrzeughinterachse (1), e) Einarbeiten einer axial ausgerichteten Gewindebohrung (17) in den zumindest einen ersten Vorsprung (10), und f) Entfernen des zumindest einen zweiten Vorsprungs (11) derart, dass eine reduzierte Wandungsstärke im Bereich (13) desselben an der Achszapfenaufnahme (5) zu verzeichnen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Hinblick auf den Schritt c) des Weiteren in einem Arbeitsschritt mit dem Stanzschritt b) wenigstens ein Zentriermittel am Halbzeug (8) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als wenigstens ein Zentriermittel ein in Richtung des zumindest einen ersten Vorsprungs (10) weisender Zentriervorsprung (16) ausgebildet wird, der ebenfalls durch Werkstoffverlagerung mittels eines geradlinig verschiebbaren Werkzeugs ohne Trennung besagten Werkstoffes vom gebildeten Halbzeug (8) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Hinblick auf den Schritt d) das Halbzeug (8) durch Schweißen mit der Kraftfahrzeughinterachse (1) verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Hinblick auf den Schritt e) der zumindest eine zweite Vorsprung (11) durch spanendes Bearbeiten entfernt wird.
Kraftfahrzeughinterachse (1), insbesondere Verbundlenkerhinterachse, mit einer Achszapfenaufnahme (5), hergestellt und angebracht an besagte Kraftfahrzeughinterachse (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5.
Kraftfahrzeughinterachse (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Achszapfenaufnahme (5) zwei oder mehr erste, mit je einer Gewindebohrung (17) ausgestattete Vorsprünge (10) und zumindest einen Bereich (15) mit reduzierter Wandstärke aufweist, welcher zumindest eine Bereich (15) reduzierter Wandstärke durch einen zweiten, nachträglich entfernten Vorsprung (11) gebildet ist.