DE102017222548A1

DE102017222548A1 - Rohrförmiger Torsionsträger

Info

Publication number: DE102017222548A1
Application number: DE102017222548.3A
Authority: DE
Inventors: Nam Ho Kim; Byong-Cheol Kim; Jong Kyu Park
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp; Hwashin Co Ltd
Current assignee: Hyundai Motor Co; Hwashin Co Ltd; Kia Corp
Priority date: 2017-10-17
Filing date: 2017-12-13
Publication date: 2019-04-18
Also published as: US20190111755A1; KR20190042865A; KR102478122B1; US10625559B2; CN109664709B; CN109664709A

Abstract

Es wird ein rohrförmiger Torsionsträger bereitgestellt. Der rohrförmige Torsionsträger wird durch Biegen, Schweißen und Koppeln eines Plattenmaterials hergestellt. Das Plattenmaterial hat eine Vielzahl von Vorsprüngen, die auf einer Vielzahl von Seitenflächen in Breitenrichtung des Fahrzeugs angeordnet sind. Der Torsionsträger wird hergestellt, indem das Plattenmaterial rohrförmig geformt wird, indem das Plattenmaterial in der Breitenrichtung gebogen und derart geformt wird, um die Vielzahl von Vorsprüngen zu verteilen, um miteinander in Kontakt zu kommen, um einen Spalt zwischen den mehreren Seitenflächen des Plattenmaterials zu bilden, wobei anschließend die mehreren Seitenflächen des Plattenmaterials verschweißt und gekoppelt werden.

Description

Hintergrund
Technisches Gebiet der Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen rohrförmigen Torsionsträger, insbesondere einen rohrförmigen Torsionsträger, der durch Biegen und Koppeln eines Plattenmaterials hergestellt wird.
Beschreibung des Standes der Technik
Im Allgemeinen verhindert eine Aufhängung bzw. Federung eines Fahrzeugs Schäden an Karosserie und Ladung. Der Fahrkomfort des Fahrzeugs wird dadurch verbessert, dass verhindert wird, dass Vibrationen oder Stöße, die von einer Fahrbahnoberfläche ausgehen, während des Betriebs des Fahrzeugs auf die Fahrzeugkarosserie übertragen werden, indem eine Fahrzeugachse und die Fahrzeugkarosserie miteinander verbunden werden, wobei die Aufhängung im Allgemeinen in Vorderradaufhängung und Hinterradaufhängung unterteilt wird. Gekoppelte Torsionsträgerachsen werden vor allem für die Hinterradaufhängung von leichten und kompakten Fahrzeugen eingesetzt, die gemessen an niedrigen Stückpreisen und Massen eine relativ hohe Fahrstabilität aufweisen. Beim „Nicken“ des Fahrzeugaufbaus während des Betriebs des Fahrzeugs absorbiert die gekoppelte Torsionsträgerachse das Nicken durch die drehelastische Kraft eines Gliedes und sichert die Drehstabilität durch Erhöhung der Rollsteifigkeit, wenn das Fahrzeug im Betrieb einer Drehung ausgesetzt ist.
Die gekoppelte Torsionsträgerachse hat eine Struktur mit Längslenkern, die mit mehreren Enden der gekoppelten Torsionsträgerachse gekoppelt sind, wobei Komponenten (z.B. ein Rad, ein Stoßdämpfer und eine Schraubenfeder) mit dem Längslenker verbunden sind. Daher haben, wenn die Komponenten mit der Torsionsträgerachse gekoppelt sind, beide Endabschnitte, in denen sich die Beanspruchung konzentriert, eine hohe Steifigkeit und Festigkeit, wobei ein mittlerer Abschnitt zwischen den mehreren Endabschnitten eine niedrige Steifigkeit und Festigkeit im Vergleich zu den Endabschnitten aufweist, um eine gleichmäßige Torsion zu erzeugen. Jedoch wird eine allgemeine rohrförmige Torsionsträgerachse im Stand der Technik hergestellt, indem ein Mittelabschnitt eines Rohres in eine U- oder V-Form mit einer Vielzahl von Endabschnitten gegossen wird, die sich davon erstrecken und mit dem Längslenker gekoppelt werden. Wenn eine Dicke der sich erstreckenden mehreren Endabschnitte abnimmt, verschlechtert sich die Haltbarkeit, und um eine Verschlechterung zu verhindern, wenn das Rohr mit einer großen Dicke hergestellt wird, wird die Torsion des Mittelabschnitts geschwächt.
Die als Stand der Technik bezeichneten Sachverhalte dienen lediglich dazu, das Verständnis für den Hintergrund der vorliegenden Offenbarung zu fördern, und sollten nicht als der Stand der Technik, der dem Fachmann bekannt ist, betrachtet werden.
Zusammenfassung
Die vorliegende Offenbarung stellt einen rohrförmigen Torsionsträger bereit, der durch Biegen eines Plattenmaterials hergestellt wird, um eine Torsionskraft und Haltbarkeit zu verstärken.
Unter einem Aspekt einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann ein rohrförmiger Torsionsträger ein Plattenmaterial enthalten, das durch Biegen, Schweißen und Koppeln gebildet wird. Das Plattenmaterial kann eine Vielzahl von Vorsprüngen auf der Vielzahl von Seitenflächen in einer Breitenrichtung des Fahrzeugs aufweisen. Der Torsionsträger kann hergestellt werden, indem das Plattenmaterial in Rohrform geformt wird, indem das Plattenmaterial in der Breitenrichtung gebogen wird, wobei das Plattenmaterial derart geformt wird, um die Vielzahl von Vorsprüngen zu bilden, die miteinander in Kontakt kommen, um einen Spalt zwischen den mehreren Seitenflächen des Plattenmaterials zu bilden, wobei anschließend die mehreren Seitenflächen des Plattenmaterials geschweißt und gekoppelt werden.
In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann der Torsionsträger in einen rohrförmigen Mittelabschnitt mit einem Querschnitt mit einem konkaven Unterteil unterteilt werden (z.B. konkav in umgekehrter U-Form), einen rohrförmigen Kopplungsabschnitt, der auf der Mehrzahl von Endabschnitten des Mittelabschnitts angeordnet und mit einem Längslenker gekoppelt ist und einen Querschnitt ohne vertieften Abschnitt aufweist, und einen rohrförmigen variablen Abschnitt, der zwischen dem Mittelabschnitt und dem Kopplungsabschnitt gebildet ist und eine Querschnittsform aufweist, die sich allmählich ändert. Der Torsionsträger kann aus einem Plattenmaterial hergestellt werden, das eine Länge in Breitenrichtung hat, die vom Mittelabschnitt zum Kopplungsabschnitt hin zunimmt.
In anderen beispielhaften Ausführungsformen können die mehreren Vorsprünge auf der Vielzahl von Seitenflächen in der Breite des Mittelabschnitts im Plattenmaterial sowie in einer symmetrischen Form gebildet werden, die durch einen vorbestimmten Spalt in Längsrichtung von der Mitte des Mittelabschnitts beabstandet voneinander angeordnet sind.
Zusätzlich kann mindestens ein Vorsprung auf der Vielzahl von Seitenflächen in der Breite des variablen Abschnitts im Plattenmaterial gebildet werden. Mindestens ein Vorsprung kann auf der Mehrzahl von Seitenflächen in der Breite des Kopplungsabschnitts im Plattenmaterial gebildet werden, wobei ein Paar von Vorsprüngen unter den Vorsprüngen, die auf den mehreren Seitenflächen in der Breite des Kopplungsabschnitts gebildet sind, kann an einem Längsendabschnitt des Plattenmaterials gebildet werden und mit dem Längslenker oberflächengekoppelt sein. Eine Breite des in dem Kopplungsabschnitt gebildeten Vorsprungs kann gleich oder größer sein als eine Breite, in der der Kopplungsabschnitt und der Längslenker miteinander oberflächengekoppelt sind. Die Breite des Vorsprungs kann gleich oder größer als die Dicke des Plattenmaterials sein, das den Körper bildet.
Der Mittelabschnitt kann unterteilt sein in: ein erstes oberes Plattenmaterial, das einen Abschnitt bildet, in dem die mehreren Seitenflächen in Breitenrichtung des Plattenmaterials gekoppelt sind (z.B. durch Schweißen oder dergleichen); und ein erstes unteres Plattenmaterial, das durch den Mittelabschnitt des Plattenmaterials gebildet wird; wobei das erste obere Plattenmaterial in einer runden Form geformt werden kann, wobei das erste obere Plattenmaterial in einer Aufwärtsrichtung konvex ist, und wobei das erste untere Plattenmaterial geformt werden kann, um in einer Innenrichtung des Mittelabschnitts eingepresst zu werden, und die Innenfläche des ersten oberen Plattenmaterials berühren kann und den Kontakt mit dem Mittelabschnitt des ersten oberen Plattenmaterials verhindern kann.
In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann der variable Abschnitt unterteil sein in: ein zweites oberes Plattenmaterial, das durch den Abschnitt gebildet wird, in dem die beiden Seitenflächen des Plattenmaterials in der Breite miteinander verbunden sind (z.B. durch Schweißen); und ein zweites unteres Plattenmaterial, das durch den Mittelabschnitt des Plattenmaterials gebildet wird. Das zweite Material der oberen Platte kann in der runden Form geformt werden, wobei das zweite Material der oberen Platte in einer konvexen Form nach oben geformt ist. Das zweite Material der unteren Platte kann so geformt werden, dass es in die Innenrichtung des variablen Abschnitts eingepresst wird, und kann so den Kontakt mit dem zweiten Material der oberen Platte verhindern.
Der Kopplungsabschnitt kann unterteilt sein in: ein drittes oberes Plattenmaterial, das den Abschnitt mit der Vielzahl von Seitenflächen des Plattenmaterials in der Breite bildet, die gekoppelt sind (z.B. durch Schweißen); und ein drittes unteres Plattenmaterial, das durch den Mittelabschnitt des Plattenmaterials gebildet wird. Das dritte obere Plattenmaterial kann in der runden Form ausgebildet sein, wobei das zweite obere Plattenmaterial in einer konvexen Form nach oben hin ausgebildet ist. Das Material der dritten unteren Platte kann in runder Form geformt werden, wobei das Material der dritten unteren Platte in einer konvexen Form nach unten in einer Form ausgebildet sein kann, in der das Material der dritten unteren Platte eine Krümmung aufweist, die kleiner ist als das Material der dritten oberen Platte.
Figurenliste
Die oben genannten und weitere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den dazugehörigen Zeichnungen, in denen sie enthalten sind, klarer ersichtlich, wobei:

1 eine exemplarische perspektivische Darstellung eines Torsionsträgers ist, der an einen Längslenker angekoppelt ist, entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
2 ein exemplarisches Diagramm ist, das die Form eines Plattenmaterials zur Herstellung eines Torsionsträgeres nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
3 ein exemplarischer Grundriss und ein Seitenschnitt des Torsionsträgeres nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist;
4A-4C beispielhafte Diagramme sind, die einen Querschnitt für jede Position des in 3 dargestellten Torsionsträgers nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellen; und
5 und 6 beispielhafte Diagramme sind, die einen Kopplungsabschnitt des Torsionsträgers und des Längslenkers nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellen.

Detaillierte Beschreibung
Die hier verwendeten Begriffe dienen lediglich der Beschreibung spezifischer exemplarischer Ausführungsformen und sind nicht als Einschränkung der vorliegenden Offenbarung zu verstehen. Die hier verwendeten Singularformen schließen auch Pluralformen mit ein, wenn die Begriffe nicht eindeutig die entgegengesetzte Bedeutung haben. Der hier verwendete Begriff „einschließlich“ bedeutet, dass ein bestimmtes Merkmal, ein Bereich, eine ganze Zahl, ein Schritt, ein Betrieb, ein Element und/oder eine Komponente enthalten ist, wobei das Vorhandensein oder Hinzufügen anderer spezifischer Merkmale, Regionen, ganze Zahlen, Schritte, Betriebe, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen nicht ausgeschlossen ist.
Sofern nicht anders definiert, haben alle hierin verwendeten Begriffe, einschließlich der technischen und wissenschaftlichen Begriffe, dieselbe Bedeutung, wie sie allgemein vom Fachmann, an den sich die vorliegende Offenbarung wendet, verstanden wird. Häufig verwendete, vordefinierte Begriffe werden weiterhin so interpretiert, dass sie eine Bedeutung haben, die mit der einschlägigen Fachliteratur und der vorliegenden Offenbarung übereinstimmt, und sind nicht als ideale oder überaus formale Bedeutungen zu verstehen, es sei denn, sie sind dementsprechend anders definiert.
Es wird ferner davon ausgegangen, dass die Begriffe „umfasst“ und/oder „umfassend“, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten spezifizieren, aber das Vorhandensein oder Hinzufügen von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen. Der Begriff „und/oder“ umfasst alle Kombinationen aus einem oder mehreren der in diesem Dokument aufgeführten Elemente. Um die Beschreibung der vorliegenden Offenlegung zu verdeutlichen, werden z.B. nicht zusammenhängende Teile nicht dargestellt und die Schichtdicken und Regionen zur Verdeutlichung übertrieben. Wenn eine Schicht „auf“ einer anderen Schicht oder einem anderen Substrat liegt, kann die Schicht direkt auf einer anderen Schicht oder einem anderen Substrat liegen oder eine dritte Schicht dazwischen angeordnet werden.
Sofern nicht ausdrücklich angegeben oder aus dem Kontext ersichtlich wird, wie hierin verwendet, der Begriff „etwa“ als innerhalb eines Bereichs normaler Toleranz im Stand der Technik verstanden, zum Beispiel innerhalb von 2 Standardabweichungen des Mittelwerts. Unter „etwa“ versteht man 10%, 9%, 8%, 8%, 7%, 6%, 5%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5%, 0,1%, 0,05% oder 0,01% des angegebenen Wertes. Sofern sich aus dem Kontext nichts anderes ergibt, sind alle hier angegebenen Zahlenwerte durch den Begriff „etwa“ versehen.
Es wird davon ausgegangen, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „zu einem Fahrzeug gehörig“ oder ein anderer ähnlicher Begriff, wie er hier verwendet wird, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen umfasst, wie z.B. Personenkraftwagen einschließlich Sport Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge einschließlich einer Mehrzahl von Booten und Schiffen, Flugzeuge und dergleichen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Verbrennungsmotoren, Plug-in-Hybridfahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere mit alternativen Kraftstoffen betriebene Fahrzeuge umfasst (z.B. Kraftstoffe, die aus anderen Ressourcen als Erdöl gewonnen werden).
Nachfolgend wird ein rohrförmiger Torsionsträger nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt eine Gesamtform, in der ein Torsionsträger und eine Längslenker nach der vorliegenden Offenbarung gekoppelt werden können. 2 zeigt eine beispielhafte Form eines Plattenmaterials, das als Zwischenmaterial für die Herstellung des Torsionsträgers dient. 3 und 4 zeigen exemplarisch eine detaillierte Form des Torsionsträgers. 5 und 6 zeigen beispielhaft die Form eines Kopplungsabschnitts von Torsionsträger und Längslenker. Insbesondere zeigt 4A einen beispielhaften Querschnitt A-A aus 3. 4B zeigt einen beispielhaften Querschnitt B-B aus 3. 4C zeigt einen exemplarischen Querschnitt C-C aus 3. 6 zeigt einen exemplarischen Querschnitt D-D aus 5.
Wie in 1 dargestellt ist, kann ein Torsionsträger 100 nach der vorliegenden Offenbarung in der Form eines Rohres ausgebildet sein, das zwischen ein Paar Längslenker 200 gekoppelt ist. Weiterhin kann, wie in 2 dargestellt ist, der Torsionsträger 100 durch Biegen eines Plattenmaterials 101 in Breitenrichtung geformt werden, und die Vielzahl der Seitenflächen in Breitenrichtung können miteinander in Berührung kommen, und danach kann der rohrförmige Torsionsträger 100 geschweißt und zu den in 3 und 4 dargestellten Formen gepresst werden.
Nachfolgend werden die spezifischen Formen des Torsionsträgers 100 und des Plattenmaterials 101 für die Herstellung desselben anhand der Zeichnungen beschrieben. Auf beiden Seitenflächen des Plattenmaterials 101 können mehrere Vorsprünge 140 zur Herstellung des Torsionsträgeres 100 ausgebildet sein. Wenn das Plattenmaterial 101 so gebogen wird, dass die Vielzahl der Seitenflächen in Breitenrichtung des Plattenmaterials 101 miteinander in Kontakt kommen, kann jedes Paar der Vorsprünge 140 miteinander in Kontakt kommen. Dementsprechend kann zwischen den mehreren Seitenflächen des Plattenmaterials 101 ein Spalt mit einer vorbestimmten Breite gebildet werden. Der Spalt kann die Steifigkeit und Dauerhaftigkeit eines Schweißabschnitts maximieren, indem eine Eindringtiefe beibehalten wird, wenn ein Schweißmaterial W in den Spalt eindringt, um die beiden Seitenflächen des Plattenmaterials 101 miteinander zu koppeln, wobei der Spaltabstand etwa 0,2 bis 2,0 mm oder etwa 0,5 bis 1,0 mm beträgt.
Wenn der Spaltabstand kleiner als 0,2 mm ist, kann sich die Eindringtiefe verringern und die Steifigkeit und Dauerhaftigkeit des Schweißabschnitts verschlechtern. Wenn der Abstand des Spaltes 2,0 mm überschreitet, kann es zum sogenannten „Rückseiten-Schweißnaht“-Phänomen (back bead) kommen, bei dem das Schweißmaterial W durch den Spalt hindurchgehen und auf eine Innenfläche des Torsionsträgers 100 ragen kann. Um den Spalt im oben genannten Abstand zu halten, kann daher eine Höhe des Vorsprungs 140 aus der Vielzahl der Seitenflächen des Plattenmaterials 101 herausragen, wobei eine Länge in Breitenrichtung etwa 0,1 bis 1,0 mm oder etwa 0,25 bis 0,5 mm vorstehen kann.
Wie in 3 und 4A-4C dargestellt ist, kann der Torsionsträger 100 in einen Mittelabschnitt 110, einen variablen Abschnitt 120 und einen Kopplungsabschnitt 130 in Längsrichtung unterteilt werden. Der Mittelabschnitt 110 kann in der Mitte des Torsionsträgeres 100 ausgebildet sein. Der variable Abschnitt 120 kann sich von der Mehrzahl der Endabschnitte des Mittelabschnitts 110 und des Kopplungsabschnitts 130 erstrecken, und kann sich von dem variablen Abschnitt 120 erstrecken sowie mit dem Längslenker 200 gekoppelt werden.
Jeder Abschnitt kann in eine Querschnittsform unterteilt werden. Der Mittelabschnitt 110 kann so geformt sein, dass er eine Querschnittsform hat, wobei der untere Abschnitt konkav in eine umgekehrte U-Form zurückversetzt ist. Der Kopplungsabschnitt 130 kann so geformt sein, dass er eine Querschnittsform ohne Vertiefung hat. Die Querschnittsform des variablen Abschnitts 120 kann sich allmählich von der Querschnittsform des Mittelabschnitts 110 zu der Querschnittsform des Kopplungsabschnitts 130 in Längsrichtung des Torsionsträgers 100 verändern. Durch Veränderung der Querschnittsform des Torsionsträgers 100 in Abhängigkeit von einer Position kann die Kraft gegen die Torsionskraft am Mittelabschnitt 110 verstärkt und die Seitensteifigkeit am Kopplungsabschnitt 130 erhöht werden.
Wie in Figuren dargestellt 3 und 4A-4C ist, können der Reihe nach in einem oberen Abschnitt des Torsionsträgers 100 ausgebildet werden: ein Abschnitt, in dem die Vielzahl von Seitenflächen in der Breite des Plattenmaterials 101 geschweißt werden kann; ein erstes oberes Plattenmaterial 111; ein zweites oberes Plattenmaterial 121 und ein drittes oberes Plattenmaterial 131. In einem unteren Abschnitt des Torsionsträgers 100 im Mittelabschnitt des Plattenmaterials 101 können der Reihe nach ausgebildet werden: ein erstes unteres Plattenmaterial 112; ein zweites unteres Plattenmaterial 122 und ein drittes unteres Plattenmaterial 132.
Bei der Beschreibung jedes in 3 und 4A dargestellten Bereiches kann der Mittelabschnitt 110 in das erste obere Plattenmaterial 111 und das erste untere Plattenmaterial 112 unterteilt werden. Das erste obere Plattenmaterial 111 kann durch den Abschnitt gebildet werden, in dem die Vielzahl von Seitenflächen in der Breite des Plattenmaterials 101 gekoppelt (z.B. geschweißt) sind, und kann in einer runden Form mit dem ersten oberen Plattenmaterial 111 konvex nach oben geformt sein. Das erste untere Plattenmaterial 112, das durch den Mittelabschnitt des Plattenmaterials 101 gebildet wird, kann so geformt werden, dass es von unten in eine obere Richtung eingepresst wird und einen Teilbereich der inneren Oberfläche des ersten oberen Plattenmaterials 111 berührt. Das erste obere Plattenmaterial 111 und das erste untere Plattenmaterial 112 können so geformt werden, dass sie sich berühren, wobei die Kraft gegen die Torsionskraft kann verstärkt werden kann.
Wenn jedoch das erste obere Plattenmaterial 111 und das erste untere Plattenmaterial 112 in engem Kontakt zueinander stehen (z.B. aneinander stoßen), können Reibung und Geräusche entstehen, wenn die Torsionskraft auf das erste obere Plattenmaterial 111 und das erste untere Plattenmaterial 112 ausgeübt wird, wodurch die Haltbarkeit verschlechtert wird. Daher kann der Mittelabschnitt des ersten oberen Plattenmaterials 111, z.B. der Abschnitt des Schweißmaterials W, derart ausgebildet sein, um den Kontakt mit dem ersten unteren Plattenmaterial 112 zu verhindern.
Wie in 3 und 4B dargestellt ist, kann der variable Abschnitt 120 in das zweite obere Plattenmaterial 121 unterteilt werden, das durch die mehreren Seitenflächen des Plattenmaterials 101 gebildet wird, das mit dem Schweißmaterial W gekoppelt ist. Das zweite untere Plattenmaterial 122 kann durch den Mittelabschnitt des Plattenmaterials 101 gebildet sein, und kann in der runden Form mit dem zweiten oberen Plattenmaterial 121 in einer nach oben konvexen Form ähnlich dem Mittelabschnitt 110 ausgebildet werden. Das zweite untere Plattenmaterial 122 kann von unten in die obere Richtung eingepresst werden. Insbesondere können das zweite obere Plattenmaterial 121 und der zweite untere Plattenmaterial 122 so ausgebildet sein, dass ein Kontakt untereinander vermieden wird. Die Querschnittsform des variablen Abschnitts 120 kann sich allmählich zur Querschnittsform des Kopplungsabschnitts 130 von der Querschnittsform des Mittelabschnitts 110 ändern. Durch eine allmähliche Veränderung der Querschnittsform können die Torsionskraft des Mittelabschnitts 110 sowie die Dauerhaltbarkeit des Kopplungsabschnitts 130 verbessert werden, so dass ein Auftreten einer Spannungskonzentration aufgrund einer plötzlichen Formänderung verhindert werden kann.
Wie in 3 und 4C dargestellt ist, kann der Kopplungsabschnitt 130 in das dritte obere Plattenmaterial 131 unterteilt werden, das durch die Vielzahl von Seitenflächen des Plattenmaterials 101 gebildet wird, das mit dem Schweißmaterial W gekoppelt ist, wobei das dritte untere Plattenmaterial 132 durch den Mittelabschnitt des Plattenmaterials 101 gebildet werden kann, wobei der Kopplungsabschnitt 130 in einer Form ähnlich einem Quadrat oder Oval ohne einen konkaven Abschnitt als Ganzes ausgebildet werden kann. Insbesondere kann eine Kantenrundung einer runden Form, die im dritten oberen Plattenmaterial 131 gebildet ist, größer als die Kantenrundung der runden Form, die im dritten unteren Plattenmaterial 132 gebildet ist, gebildet werden. Mit anderen Worten, eine Kante bzw. Ecke des dritten oberen Plattenmaterials 131 kann eine glattere gekrümmte Oberfläche haben als die Ecke des dritten unteren Plattenmaterials 132.
Wenn eine Luftverwirbelung erzeugt wird, die in der oberen Richtung des Torsionsträgers 100 fließt, kann sich der Widerstand im Fahrzeugbetrieb erhöhen, wobei die Ecke des dritten oberen Plattenmaterials 131 eine größere Rundung bzw. Krümmung aufweisen kann, um den Luftwiderstand in der oberen Richtung zu verringern. Das Plattenmaterial 101 für die Herstellung des Torsionsträgers 100 kann so geformt sein, dass seine Länge in der Breitenrichtung von dem Mittelabschnitt zu der Vielzahl von Endabschnitten in der Längsrichtung zunimmt. Insbesondere kann die Gesamtdicke des Plattenmaterials 101 unabhängig von der Position im Wesentlichen konstant sein. Durch Vergrößerung der Breitenlängen der Vielzahl von Endabschnitten, die größer als die Länge des Mittelabschnitts sind, können Umfangslängen der Vielzahl der Endabschnitte des finalen Torsionsträgers 100 größer als die Umfangslänge des Mittelabschnitts sein, wodurch die Haltbarkeit des Kopplungsabschnitts 130 erhöht wird.
Da die Dicke des Torsionsträgers, der durch das Formen des Rohres im Stand der Technik hergestellt wird, und zwar durch das Verlängern der Vielzahl von Endabschnitten des Torsionsträgers, abnimmt, verschlechtert sich die Haltbarkeit des Torsionsträgers, weshalb der Torsionsträger entsprechend der vorliegenden Offenbarung zur Erhaltung seiner Haltbarkeit nicht verlängert wird. Eine Breite des Plattenmaterials 101 bildet den Mittelabschnitt 110 und die Umfangslänge des Mittelabschnitts 110 des Torsionsträgers 100 kann etwa 306,2 mm und die Umfangslänge des variablen Abschnitts 120 etwa 318,6 mm betragen, wobei die Umfangslänge des Kopplungsabschnitts 130 etwa 333,1 mm betragen kann, obwohl die Breite auf einer physikalischen Eigenschaft beruhen kann, die für den Torsionsträger 100 erforderlich ist. Insbesondere können alle Dicken mit etwa 2,8 mm gleich groß sein.
Die Positionen und die Anzahl der Vorsprünge 140, die auf der Vielzahl von Seitenflächen in Breitenrichtung des Plattenmaterials 101 gebildet sind, können angepasst werden. Insbesondere können vier Paar Vorsprünge 140 im Mittelabschnitt 110 und ein Paar Vorsprünge 140 in jedem der variablen Abschnitte 120 und 130 ausgebildet sein. Mit anderen Worten, wenn ein variabler Abschnitt 120 und ein Kopplungsabschnitt 130 auf der Mehrzahl von Endabschnitten des Mittelabschnitts 110 gebildet werden, kann die Gesamtzahl der Vorsprünge 140 acht Paare betragen. Die Längsrichtung des Plattenmaterials 101 und des Torsionsträgers 100 wird als Querrichtung und die Breitenrichtung des Plattenmaterials 101 und des Torsionsträgers 100 als Vor- und Rückwärtsrichtung bezeichnet.
Bei genauerer Beschreibung der Position des Vorsprungs 140 können die Vorsprünge 140 an Positionen ausgebildet sein, die von seitlichen Mittellinien um einen vorbestimmten Abstand in einem Mittelabschnitt 110 des Plattenmaterials 101 beabstandet sind, wobei zwei Paare auf einer linken Seite der Mittellinie und zwei Paare auf einer rechten Seite der Mittellinie in Bezug auf die Mittellinie symmetrisch ausgebildet sein können. Insbesondere kann sich der Vorsprung 140 nicht auf der Mittellinie des Mittelabschnitts 110 bilden, wobei ein Spalt gebildet wird, der es dem Schweißmaterial W ermöglicht, in den Spalt einzudringen. Wenn sich die Vorsprünge 140 auf der Mittellinie bilden, kann es bei der Erzeugung der Torsionskraft zu Rissen oder Brüchen an den Schweißabschnitten kommen, da die Menge des Schweißmaterials W reduziert werden kann, wo die Vorsprünge 140 in Kontakt miteinander stehen.
Die Position des im variablen Abschnitt 120 des Plattenmaterials 101 gebildeten Vorsprungs 140 ist nicht besonders eingeschränkt, kann aber symmetrisch zur seitlichen Mittellinie des Torsionsträgers 100 sein. Die Position des im Kopplungsabschnitt 130 des Plattenmaterials 101 gebildeten Vorsprungs 140 kann an einem seitlichen Endabschnitt des Plattenmaterials 101 ausgebildet sein. Wenn der Kopplungsabschnitt 130 und der Längslenker 200 miteinander gekoppelt sind, können der Endabschnitt des Kopplungsabschnitts 130 und der Längslenker 200 oberflächengekoppelt sein, um Überschneidungen zu vermeiden, die durch eine im oberflächengekoppelten Abschnitt auftretende Rückseitennaht (back bead) verursacht werden.
Mit anderen Worten, eine Position, bei der der Kopplungsabschnitt 130 und der Längslenker 200 oberflächengekoppelt sind, kann mit derjenigen übereinstimmen, bei der die Mehrzahl der Seitenflächen des Plattenmaterials 101 verschweißt sind. Da der Kopplungsabschnitt 130 und der Längslenker 200 nicht miteinander in Berührung kommen, kann sich bei der Bildung der Rückseitennaht die Kopplungsfestigkeit verringern. Um das Auftreten der Rückseitennaht zu verhindern, kann daher der Vorsprung 140 am Endabschnitt des Kopplungsabschnitts 130 gebildet werden, um das Einbringen des Schweißmaterials W zu blockieren und dadurch die Eindringtiefe am Endabschnitt des Kopplungsabschnitts zu verringern.
Eine seitliche Breite W₀ des Vorsprungs 140 kann größer sein als die Dicke des Plattenmaterials 101, wobei der Vorsprung 140 eine seitliche Breite W₂ größer als eine Breite W₁ haben kann, bei der der Kopplungsabschnitt 130 und der Längslenker 200 oberflächengekoppelt sind. Sowohl die Breiten W₀ als auch W₂ der nachfolgend beschriebenen Vorsprünge 140 beziehen sich auf eine laterale Größe (z.B. eine Längsgröße) des Plattenmaterials. Wenn die Breite W₀ des Vorsprungs 140 kleiner als die Dicke des Plattenmaterials 101 ist, kann ein zulässiger Fehler minimal sein, wenn das Plattenmaterial 101 so gebogen wird, dass sich die Vorsprünge 140 berühren. Dementsprechend können sich die Herstellungskosten erhöhen und die Festigkeit des Vorsprungs 140 kann verringert werden, wobei der Vorsprung 140 durch Belastung verformt werden kann. Daher kann es beim Schweißen schwierig sein, einen Spalt mit einem wirksamen Spalt einzuhalten.
Wenn ferner die Breite W₂ des im Kopplungsabschnitt 130 gebildeten Vorsprungs 140 kleiner ist als die Oberflächenkopplungsbreite W₁ des Kopplungsabschnitts 130 und des Längslenkers 200, kann es zu Störungen durch die in eine Innenfläche des Kopplungsabschnitts 130 eindringende Rückseitennaht kommen, wenn der Kopplungsabschnitt 130 und der Längslenker 200 gekoppelt werden. Im Allgemeinen liegt die Eindringrate unter Stumpfschweißbedingungen bei ca. 30 bis 70 %. Insbesondere kann ein Schweißabschnitt, der den Mittelabschnitt, in dem die Beanspruchung konzentriert ist, umfassen kann, in einem Rollsteifigkeitstest einer Beanspruchung von etwa 290 bis 471 MPa ausgesetzt werden. Da jedoch der rohrförmige Torsionsträger nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung den Spalt durch die Vorsprünge stabil ausbilden kann, erreicht die Eindringrate 100%. Da auf den unter solchen Bedingungen geschweißten Schweißabschnitt eine Last von ca. 253 MPa aufgebracht werden kann (z.B. der Mittelabschnitt), kann die Beanspruchung reduziert werden, um die Lebensdauer zu erhöhen.
Nach dem beispielhaften rohrförmigen Torsionsträger der vorliegenden Offenbarung können folgende Effekte erzielt werden. Erstens, wenn das Plattenmaterial gebogen und geschweißt wird, um einen Torsionsträger herzustellen, kann ein „vernünftiger“ Spalt durch Vorsprünge aufrechterhalten werden. Zweitens kann die Eindringtiefe durch das Einhalten des Spaltes während des Schweißens entsprechend angepasst werden. Drittens kann eine Umfangslänge der beiden Endabschnitte des Torsionsträgers verlängert werden.
Die oben genannten beispielhaften Ausführungsformen sollen in jeder Hinsicht der Anschauung dienen und sollen nicht einschränkend sein. Der Umfang der vorliegenden Offenbarung wird durch die folgenden Ansprüche und nicht durch die detaillierte Beschreibung dargestellt, und es soll davon ausgegangen werden, dass die Bedeutung und der Umfang der Ansprüche und alle Änderungen oder modifizierten Formen, die sich aus den Äquivalenten ergeben, in den Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung fallen.

Claims

Rohrförmiger Torsionsträger, umfassend: ein Plattenmaterial, das gebogen, geschweißt und gekoppelt ist, mit einer Vielzahl von Vorsprüngen, die auf einer Vielzahl von Seitenflächen in einer Breitenrichtung angeordnet sind, wobei das Plattenmaterial rohrförmig durch Biegen des Plattenmaterials in Breitenrichtung geformt ist, und wobei die Vielzahl von Vorsprüngen einander berühren, um einen Spalt zwischen der Vielzahl von Seitenflächen des Plattenmaterials zu bilden, wobei die Vielzahl von Seitenflächen des Plattenmaterials anschließend geschweißt und gekoppelt werden.
Rohrförmiger Torsionsträger nach Anspruch 1, wobei der Torsionsträger unterteilt ist in: einen rohrförmigen Mittelabschnitt mit einem unteren Abschnitt mit einem konkaven Querschnitt; einen rohrförmigen Kopplungsabschnitt, der auf einer Vielzahl von Endabschnitten des Mittelabschnitts angeordnet ist und mit einem Längslenker gekoppelt ist und einen Querschnitt ohne einen vertieften Abschnitt aufweist; und einen rohrförmigen variablen Abschnitt, der zwischen dem Mittelabschnitt und dem Kopplungsabschnitt ausgebildet ist und eine Querschnittsform aufweist, die sich allmählich ändert.
Rohrförmiger Torsionsträger nach Anspruch 2, wobei der Torsionsträger aus einem Plattenmaterial hergestellt ist, das eine Länge in Breitenrichtung aufweist, die in Richtung des Kopplungsabschnitts von dem Mittelabschnitt aus zunimmt.
Rohrförmiger Torsionsträger nach Anspruch 2, wobei die Vielzahl von Vorsprüngen auf der Vielzahl der den Mittelabschnitt des Plattenmaterials bildenden Seitenflächen in Breitenrichtung sowie in einer symmetrischen Form ausgebildet ist, die durch einen vorbestimmten Spalt in einer Längsrichtung von der Mitte des Mittelabschnitts getrennt voneinander angeordnet ist.
Rohrförmiger Torsionsträger nach Anspruch 2, wobei mindestens ein Vorsprung auf der Vielzahl von Seitenflächen in der Breite ausgebildet ist, die den variablen Abschnitt im Plattenmaterial bilden.
Rohrförmiger Torsionsträger nach Anspruch 2, wobei mindestens ein Vorsprung auf der Vielzahl von Seitenflächen in der Breite, die den Kopplungsabschnitt im Plattenmaterial bilden, ausgebildet ist, wobei ein Paar von Vorsprüngen unter den Vorsprüngen, die auf der Vielzahl von Seitenflächen in der Breite des Kopplungsabschnitts gebildet sind, an einem Längsendabschnitt des Plattenmaterials ausgebildet und mit dem Längslenker oberflächengekoppelt ist.
Rohrförmiger Torsionsträger nach Anspruch 6, wobei eine Breite des in dem Kopplungsabschnitt gebildeten Vorsprungs gleich oder größer ist als eine Breite, in der der Kopplungsabschnitt und der Längslenker oberflächengekoppelt sind.
Torsionsrohrträger nach Anspruch 1, wobei die Breite des Vorsprungs gleich oder größer ist als eine Dicke des Plattenmaterials, das den Körper bildet.
Rohrförmiger Torsionsträger nach Anspruch 2, wobei der Mittelabschnitt unterteilt ist in: ein erstes oberes Plattenmaterial, das einen Abschnitt bildet, in dem die Vielzahl von Seitenflächen in der Breite des Plattenmaterials gekoppelt sind; und ein erstes unteres Plattenmaterial, das durch den Mittelabschnitt des Plattenmaterials gebildet ist; wobei das erste Oberplattenmaterial in einer runden Form geformt ist, in der das erste Oberplattenmaterial konvex nach oben gewölbt ist, und wobei das erste untere Plattenmaterial geformt ist, um in einer Innenrichtung des Mittelabschnitts eingepresst zu werden und eine Innenfläche des ersten Oberplattenmaterials zu berühren, und verhindert wird, dass es den Mittelabschnitt des ersten oberen Plattenmaterials berührt.
Rohrförmiger Torsionsträger nach Anspruch 2, wobei der variable Abschnitt unterteilt ist in: ein zweites oberes Plattenmaterial, das durch den Abschnitt gebildet wird, in dem die Vielzahl von Seitenflächen in der Breite des Plattenmaterials gekoppelt sind; und ein zweites unteres Plattenmaterial, das durch den Mittelabschnitt des Plattenmaterials gebildet wird; wobei das zweite obere Plattenmaterial in der runden Form ausgebildet ist, in der das zweite obere Plattenmaterial eine nach oben konvexe Form hat, und wobei das zweite untere Plattenmaterial so geformt ist, dass es in die Innenrichtung des variablen Abschnitts eingepresst wird, und verhindert wird, dass es mit dem zweiten oberen Plattenmaterial in Berührung kommt.
Rohrförmiger Torsionsträger nach Anspruch 2, wobei der Kopplungsabschnitt unterteilt ist in: ein drittes oberes Plattenmaterial, das durch den Abschnitt gebildet wird, in dem die Vielzahl von Seitenflächen in der Breite des Plattenmaterials gekoppelt sind; und ein drittes unteres Plattenmaterial, das durch den Mittelabschnitt des Plattenmaterials gebildet wird; wobei das dritte obere Plattenmaterial in einer runden Form ausgebildet ist, in der das dritte obere Plattenmaterial eine nach oben konvexe Form hat, und wobei das dritte untere Plattenmaterial in einer runden Form ausgebildet ist, in der das dritte untere Plattenmaterial eine nach unten konvexe Form hat und in einer Form mit dem dritten unteren Plattenmaterial eine Krümmung aufweist, die geringer ist als das dritte obere Plattenmaterial.