DE102017103077A1

DE102017103077A1 - Verfahren zur Einstellung der Torsionssteifigkeit eines Torsionsprofils

Info

Publication number: DE102017103077A1
Application number: DE102017103077.8A
Authority: DE
Inventors: Waleri Keil; Norbert Niggemeyer; Frank Nuebel
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2017-02-15
Filing date: 2017-02-15
Publication date: 2018-08-16

Abstract

Verfahren zur Einstellung der Torsionssteifigkeit eines Torsionsprofils für eine oder an einer Verbundlenkerachse mit folgenden Schritten:a. Bereitstellen einer Grundform eines Torsionsprofiles mit einem im Querschnitt U- oder V-förmigen mittleren Bereich (3) und sich an den mittleren Bereich (3) anschließende Endbereichen (4, 5) oderb. Umformen einer Platine oder eines Hohlprofils zu einer Grundform eines Torsionsprofils (2) in wenigstens einer Fertigungsstufe, wobei das Torsionsprofil (2) einen im Querschnitt U- oder V-förmigen mittleren Bereich (3) und sich an den mittleren Bereich (3) anschließende Endbereiche (4, 5) besitzt;c. Bereitstellen unterschiedlicher Kalibrierstufen, um das auf eine vorgegebene Torsionssteifigkeit zu kalibrierende Torsionsprofil (2) in seinem mittleren Bereich (3) zu kalibrieren;d. Kalibrieren des Torsionsprofils (2) in einer Kalibrierstufe zu einer Endform des Torsionsprofils (2), indem ein Schenkel (12, 13) oder beide Schenkel (12, 13), des es über einen Rücken (11) verbundenen U- oder V-förmigen mittleren Bereichs (3) aufeinander zu oder voneinander weg gebogen werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung der Torsionssteifigkeit eines Torsionsprofils.
Innerhalb von Fahrzeugplattformen sind je nach Fahrzeugausstattung Verbundlenkerachsen mit unterschiedlichen Torsionssteifigkeiten gefordert. Deshalb existieren für eine Fahrzeugplattform unterschiedliche Werkzeugsätze zur Herstellung von Torsionsprofilen für Verbundlenkerachsen, die vorgehalten und je nach gewünschter Torsionssteifigkeit des Torsionsprofils gewechselt werden müssen. Die Kosten für die diversen Werkzeugsätze sind sehr hoch.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit aufzuzeigen, die Torsionssteifigkeit eines Torsionsprofils einer Verbundlenkerachse auf verschiedene Werte einzustellen und gleichzeitig die Werkzeugkosten zu reduzieren.
Diese Aufgabe ist bei einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Einstellung der Torsionssteifigkeit eines Torsionsprofils betrifft Torsionsprofile für Verbundlenkerachsen bzw. an einer Verbundlenkerachse. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst mithin zwei alternative Schritte: Entweder wird eine Grundform eines Torsionsprofils mit einem im Querschnitt U- oder V-förmigen mittleren Bereich und sich an den mittleren Bereich anschließenden Endbereichen bereitgestellt. Dieses Torsionsprofil kann für eine Verbundlenkerachse vorgesehen sein oder ist bereits mit weiteren Komponenten der Verbundlenkerachse verbunden, insbesondere mit Längslenkern der Verbundlenkerachse. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, vorgefertigte Torsionsprofile bzw. komplette Verbundlenkerachsen in einer Grundform zunächst bereitzuhalten und standardisiert vorzufertigen, um die Torsionssteifigkeit in einem nachfolgenden Fertigungsschritt auf den gewünschten Wert einzustellen.
Alternativ zum Bereitstellen einer Grundform eines Torsionsprofiles, wird diese Grundform aus einer Platine oder einem Hohlprofil hergestellt und zwar in wenigstens einer Fertigungsstufe. Das Torsionsprofil besitzt einen im Querschnitt U- oder V-förmigen mittleren Bereich und sich an den mittleren Bereich anschließende Endbereiche.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht des Weiteren vor, unterschiedliche Kalibrierstufen bereitzustellen, um das auf eine vorgegebene Torsionssteifigkeit zu kalibrierende Torsionsprofil in seinem mittleren Bereich des Torsionsprofils zu Kalibrieren. Die Kalibrierstufen wirken nur auf den mittleren Bereich des Torsionsprofils ein, indem der Profilquerschnitt durch spanlose Umforung verändert wird. Das Kalibrieren erfolgt dadurch, dass ein einziger Schenkel oder beide Schenkel des über einen Rücken verbundenen U- oder V-förmigen mittleren Bereichs aufeinander zu oder voneinander weggebogen werden. Wenn die freien Enden der Schenkel aufeinander zubewegt werden, wird die Torsionssteifigkeit reduziert. Wird das U- oder V-förmige Profil dadurch aufgeweitet, dass einer der beiden Schenkel oder beide Schenkel voneinander weggebogen werden, vergrößert sich die Torsionssteifigkeit des Torsionsprofils.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, Grundformen von Torsionsprofilen bereitzustellen, die durch individuelle Anpassung nur mittels der Kalibrierstufen ohne großen Werkzeugaufwand bearbeitet werden können. Das Kalibrieren erfolgt zudem nur im mittleren Bereich. Es wird als zweckmäßig angesehen, wenn einer der Schenkel oder beide Schenkel im mittleren Bereich des Torsionsprofils jeweils um 2° bis 15° aufeinander zu oder voneinander weggebogen werden. Insbesondere wird ein Winkelbereich von 5° bis 10° als zweckmäßig angesehen. Die Schenkel können auch in dieselbe Richtung gebogen werden. Beide Schenkel können so gebogen werden, dass ihre Biegewinkel voneinander abweichen (unterschiedlicher Betrag und/oder unterschiedliche Richtung).
Der mittlere Bereich eines Torsionsprofils einer Verbundlenkerachse erstreckt sich vorzugsweise über 400 bis 600 mm. Die Kalibrierung erfolgt mindestens über einen Teilbereich des mittleren Bereichs, vorzugsweise aber über die gesamte Länge des mittleren Bereichs.
Das bereitgestellte Torsionsprofil kann vor dem Kalibrieren mit Längslenkern zu einer Verbundlenkerachse verbunden worden sein. Zusätzlich können mit den Längslenkern weitere Bauteile wie Lageraufnahmen oder Radträger verbunden sein, so dass es sich in diesem Sinne bei dem bereitgestellten Torsionsprofil um einen Bestandteil einer fertigen Verbundlenkerachse handelt.
Die Erfindung wird nachfolgend eines in schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:

1 in perspektivscher Darstellung eine Verbundlenkerachse mit einem Torsionsprofil und
2 einen Schnitt durch ein schematisch dargestelltes Torsionsprofil, das mittels einer Kalibrierstufe hinsichtlich der Torsionssteifigkeit kalibriert wird.

1 zeigt in perspektiver Darstellung eine Verbundlenkerachse 1 mit einem Torsionsprofil 2. Das Torsionsprofil 2 ist im Querschnitt im Wesentlichen U-förmig, wobei der Querschnitt in Längsrichtung des Torsionsprofiles 2 variiert. Der für die Erfindung maßgebliche mittlere Bereich 3 des Torsionsprofils 2 erstreckt sich über ca. 500 mm. Es schließen sich an den mittleren Bereich 3 Endbereiche 4, 5 an, die im Querschnitt abweichen. Die Endbereiche 4, 5 sind mit Längslenkern 6, 7 schweißtechnisch gefügt. An den Längslenkern 6, 7 befinden sich weitere Komponenten der Verbundlenkerachse 1, wie z. B. ein Radträger 8, Lageraufnahmen 9 sowie Federteller 10.
Der mittlere Bereich 3 besitzt einen im Wesentlichen Omega-förmigen Querschnitt, der im Sinne der Erfindung zu den U-förmigen Querschnitten gehört. Der Omegaförmige Querschnitt ist in einer Schnittebene S dargestellt. Die Schnittebene S ist ein Vertikalschnitt durch das Torsionsprofil 2.
2 zeigt stark vereinfacht und rein schematisch eine Profilform eines U-förmigen Torsionsprofils 2. Das Torsionsprofil 2 ist in der Regel im Übergangsbereich von einem Rücken 11 zu seinen sich an den Rücken anschließenden Schenkeln 12, 13 gerundet. Die Proportionen bezüglich des Rückens 11 und der Schenkel 12, 13 können vollkommen anders sein. Es kann sich auch um eine Omegaform, wie in 1 handeln, bei denen die Schenkel 12, 13 endseitig nach außen umgestellt sind. Alternativ sind die Schenkel 12, 13 endseitig nach innen umgestellt, so dass sich eine C-förmige Querschnittsform ergibt. Auch doppelwandige Querschnittsprofile durch U-förmiges Eindrücken eines Hohlprofils sind möglich.
Maßgeblich für die Erfindung ist, dass in einer Kalibrierstufe wenigstens einer der beiden Schenkel 12, 13 um einen Bereich +/- weniger Grad gebogen wird, um die Torsionssteifigkeit des mittleren Bereiches und damit des Torsionsprofils 2 insgesamt zu verändern. Mit strichpunktierter Linie ist in 2 eingezeichnet, dass bei diesem Ausführungsbeispiel der in der Bildebene linke Schenkel 12 wahlweise um ca. 10° nach innen, das heißt zum anderen Schenkel 13 hin bzw. zum nach außen vom anderen Schenkel 13 weggebogen wird. Das Biegen erfolgt im Übergangsbereich zum Rücken 11. Dort befindet sich die Biegeachse, um welche der Schenkel 12 gebogen wird.
Bei V- förmigen mittleren Bereichen 3 kann der Rücken 11 sehr schmal ausfallen, so dass die Biegeachsen der Schenkel 12, 13 gewissermaßen zusammenfallen.
Bezugszeichenliste

1 -: Verbundlenkerachse
2 -: Torsionsprofil
3 -: mittlerer Bereich von 2
4 -: Endbereich von 2
5 -: Endbereich von 2
6 -: Längslenker
7 -: Längslenker
8 -: Radträger
9 -: Lageraufnahme
10 -: Federteller
11 -: Rücken
12 -: Schenkel
13 -: Schenkel
S -: Schnittebene

Claims

Verfahren zur Einstellung der Torsionssteifigkeit eines Torsionsprofils für eine oder an einer Verbundlenkerachse mit folgenden Schritten: a. Bereitstellen einer Grundform eines Torsionsprofiles mit einem im Querschnitt U- oder V-förmigen mittleren Bereich (3) und sich an den mittleren Bereich (3) anschließende Endbereichen (4, 5) oder b. Umformen einer Platine oder eines Hohlprofils zu einer Grundform eines Torsionsprofils (2) in wenigstens einer Fertigungsstufe, wobei das Torsionsprofil (2) einen im Querschnitt U- oder V-förmigen mittleren Bereich (3) und sich an den mittleren Bereich (3) anschließende Endbereiche (4, 5) besitzt; c. Bereitstellen unterschiedlicher Kalibrierstufen, um das auf eine vorgegebene Torsionssteifigkeit zu kalibrierende Torsionsprofil (2) in seinem mittleren Bereich (3) zu kalibrieren; d. Kalibrieren des Torsionsprofils (2) in einer Kalibrierstufe zu einer Endform des Torsionsprofils (2), indem ein Schenkel (12, 13) oder beide Schenkel (12, 13), des es über einen Rücken (11) verbundenen U- oder V-förmigen mittleren Bereichs (3) aufeinander zu oder voneinander weg gebogen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schenkel (12, 13) oder beide Schenkel (12, 13) im mittleren Bereich (3) des Torsionsprofils (2) jeweils um 2° bis 15° aufeinander zu oder voneinander weg gebogen werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schenkel (12, 13) oder beide Schenkel (12, 13) im mittleren Bereich (3) des Torsionsprofils (2) jeweils um 5° bis 10° aufeinander zu oder voneinander weg gebogen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass beide Schenkel (12, 13) gebogen werden, wobei die Schenkel (12, 13) unterschiedlich hinsichtlich Betrag und/oder Richtung gebogen werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der mittlere Bereich (3) des Torsionsprofils (2) über eine Breite von 400 bis 600 mm erstreckt, wobei die Kalibrierung über die gesamte Breite des mittleren Bereiches (3) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das bereitgestellte Torsionsprofil (2) vor dem Kalibrieren mit Längslenkern (6, 7) zu einer Verbundlenkerachse (1) verbunden worden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das bereitstellte Torsionsprofil (2) Bestandteil einer fertigen Verbundlenkerachse (1) ist.