DE10231129A1

DE10231129A1 - Verfahren zum Umformen einer rohrförmigen Achse

Info

Publication number: DE10231129A1
Application number: DE10231129A
Authority: DE
Inventors: David K Platner
Original assignee: Meritor Heavy Vehicle Technology LLC
Current assignee: ArvinMeritor Technology LLC
Priority date: 2001-08-22
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2003-03-06
Also published as: BR0203035A; JP2003181578A; US20030037424A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Bilden einer rohrförmigen Achsanordnung bereitgestellt. Das Verfahren umfaßt die Bereitstellung eines nicht kreisförmigen, rohrförmigen Elements wie z. B. ein Rechteckrohr mit einem Endabschnitt. Der Endabschnitt wird umgeformt, um ein erstes, allgemein kreisförmiges Ende bereitzustellen. Ein Achsschenkelbolzenträger wird mit einem zweiten, allgemein kreisförmigen Ende versehen, welches ungefähr dieselbe Größe wie das erste, allgemein kreisförmige Ende hat. Die zwei Enden werden mittels Reibschweißen verbunden, und das rohrförmige Element wird in eine gewünschte Achsform gebogen. Zusätzlich kann vor dem Umformen des Endabschnitts eine Stützwand in das rohrförmige Element eingesetzt werden. Das erste kreisförmige Ende wird vorzugsweise durch einen Gesenkschmiedevorgang oder einen Verjüngungsvorgang umgeformt, um die Querschnittsfläche des rohrförmigen Elements zu reduzieren und das kreisförmige Ende zu bilden. Die Achse kann dann eine Wärmebehandlung, einen Abschreckvorgang und einen Anlaßvorgang durchlaufen. Ein Nachrichten der Achse kann auch erwünscht sein.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft eine rohrförmige Achse zur Verwendung als Vorder- oder Lenkachse, und insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Anbringung eines Achsschenkelbolzenträgers an ein rohrförmiges Element und zum Formen der Achse.
Vorderachsen sind typischerweise aus einem geschmiedeten I-Träger konstruiert, der sich für Biegebelastungen eignet, für Torsionsbelastungen aber typischerweise unerwünscht ist. Es sind hohle, rohrförmige Elemente verwendet worden, um die Achse leichter zu machen und die Eigenschaften der Achse bei Torsionsbelastung zu verbessern. Insbesondere sind Rechteck- oder zylindrische Rohre mit Doppelbogenstücken verwendet worden, die mit den Rohrenden stumpf verschweißt wurden. Das Ende des Doppelbogenstücks umfaßt eine Anbringungsmöglichkeit für einen Achsschenkelbolzen. Die Achsschenkelbolzen stellen die schwenkbare Anlenkung für Achsschenkel dar, welche die Fahrzeugräder haltern. Stumpfschweißen ist jedoch dahingehend unerwünscht, daß es ein teueres Verfahren ist und von der Prozeßsteuerung her schwer zu beherrschen sein kann.
Daher besteht Bedarf an einer Achse mit einem geringen Gewicht bei ausreichender Torsionssteifigkeit, mit einem kostengünstigen und einfachen Verfahren, den Achsschenkelbolzenträger an dem Achsträger anzubringen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG UND VORTEILE

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Formen bzw. Bilden einer rohrförmigen Achsanordnung. Das Verfahren umfaßt die Bereitstellung eines nicht kreisförmigen, rohrförmigen Elements wie z. B. ein Rechteckrohr mit einem Endabschnitt. Der Endabschnitt wird umgeformt, um ein erstes, allgemein kreisförmiges Ende bereitzustellen. Ein Achsschenkelbolzenträger wird mit einem zweiten, allgemein kreisförmigen Ende versehen, welches ungefähr dieselbe Größe wie das erste, allgemein kreisförmige Ende hat. Die zwei Enden werden mittels Reibschweißen verbunden, und der Achsschenkelbolzen und das rohrförmige Element wird in eine gewünschte Achsform gebogen. Zusätzlich kann vor dem Umformen des Endabschnitts eine Stützwand in das rohrförmige Element eingesetzt werden. Das erste kreisförmige Ende wird vorzugsweise durch einen Gesenkschmiedevorgang oder einen Verjüngungsvorgang umgeformt, um die Querschnittsfläche des rohrförmigen Elements zu reduzieren und das kreisförmige Ende zu bilden. Die Achse kann dann eine Wärmebehandlung, einen Abschreckvorgang und einen Anlaßvorgang durchlaufen. Ein Nachrichten der Achse kann auch erwünscht sein.
Demgemäß ist durch die obige Erfindung eine Achse mit einem geringen Gewicht bei ausreichender Torsionssteifigkeit geschaffen, mit einem kostengünstigen und einfachen Verfahren, den Achsschenkelbolzenträger an den Achsträger anzubringen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich durch Bezugnahme auf die nachfolgende, ausführliche Beschreibung, wenn sie in Zusammenhang mit der begleitenden Zeichnung betrachtet wird, wobei die Figur ein Ablaufplan des Umformvorgangs der vorliegenden Erfindung ist, in dem die Achse an ihren verschiedenen Umformungsstufen abgebildet ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

In der Figur ist ein Ablaufplan des Umformvorgangs 10 der Achse der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Vorgang 10 umfaßt die Bereitstellung eines nicht kreisförmigen, rohrförmigen Elements, vorzugsweise ein Rechteckrohr, wie bei 30 angegeben. Das rohrförmige Element 32 umfaßt einen Endabschnitt 34. Es versteht sich, daß das rohrförmige Element 32 durch Hydroformung eines zylindrischen Elements 22 mit einem kreisförmigen Ende 24, wie bei 20 angegeben, bereitgestellt werden kann. Falls gewünscht, kann in einen Hohlraum 36 des quadratischen Rohlings 32 eine Stützwand 38 eingesetzt werden, wie bei 35 angegeben, um die Achse in diesem Bereich zu verstärken. Die Stützwand 38 widersteht den Klemmkräften in diesem Bereich besser.
Das Ende des rohrförmigen Elements 32 wird vorzugsweise durch einen Gesenkschmiede- oder Verjüngungsvorgang umgeformt, um ein erstes kreisförmiges Ende 44 bereitzustellen, das einen kleineren Durchmesser hat als die Breite des rohrförmigen Elements 32. Durch den Gesenkschmiedevorgang kann ein kegelstumpfförmiger Abschnitt 42 erzeugt werden, der sich vom rohrförmigen Element 32 zum kreisförmigen Ende 44 verjüngt. Es versteht sich, daß das rohrförmige Element 32 mit dem kegelstumpfförmigen Abschnitt 42 durch Hydroformung eines zylindrischen Elements 22 bereitgestellt werden kann. Es wird ein Achsschenkelbolzenträger 52 bereitgestellt, der einen Schwenkabschnitt 54 und ein zweites, nicht kreisförmiges Ende 56 gegenüber dem Schwenkabschnitt hat. Der Schwenkabschnitt 54 bildet einen Anbringungspunkt für einen Achsschenkel. Die kreisförmigen Enden 44 und 56 haben ungefähr dieselbe Größe, wodurch die Enden 44 und 56 in einer auf dem Fachgebiet bekannten Art und Weise durch Reibschweißen miteinander verbunden werden können. Der Achsschenkelbolzen 52 und das rohrförmige Element 32 werden durch Reibschweißen aneinander befestigt, wie bei 50 angegeben. Das rohrförmige Element 32 und der Achsschenkelbolzen 52 können in eine gewünschte Form gebogen werden, wie bei 60 angegeben ist. Das Biegen der rohrförmigen Elemente 32 und 42 kann einen trapezförmigen Querschnitt im kegelstumpfförmigen Bereich 42 ergeben.
Die Achse kann dann in beliebiger, typischerweise angewandten Art und Weise bearbeitet werden. Insbesondere kann die Achse in einem Ofen einer Wärmebehandlung unterzogen und dann bei einer gewünschten Rate abgeschreckt werden. Die Achse kann anschließend angelassen und gegebenenfalls nachgerichtet werden.
Auf diese Weise kann ein hohles, rohrförmiges Element verwendet werden, durch das die Achse leichter wird und das die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Biege- und Torsionsbelastung bereitstellt. Darüber hinaus kann durch das Vorsehen von kreisförmigen Enden am rohrförmigen Element und am Achsschenkelbolzen ein Reibschweißvorgang eingesetzt werden, wodurch die Kosten vermindert und die Herstellbarkeit der Achse verbessert werden.
Die Erfindung wurde in darstellender Art und Weise beschrieben und es versteht sich, daß die verwendete Terminologie beschreibender und nicht einschränkender Natur sein soll. Es ist offensichtlich, daß hinsichtlich der obigen Lehren viele Abänderungen und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich sind. Daher sollte klar sein, daß die Erfindung innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche anders als im Einzelnen beschrieben realisiert werden kann.

Claims

1. Verfahren zum Bilden einer rohrförmigen Achse, mit den Schritten:

a) Bereitstellen eines nicht kreisförmigen, rohrförmigen Elements mit einem Endabschnitt;

b) Verformen des Endabschnitts, um ein erstes, allgemein kreisförmiges Ende bereitzustellen;

c) Bereitstellen eines Achsschenkelbolzenträgers mit einem zweiten, allgemein kreisförmigen Ende; und

d) Verbinden der Enden mittels Reibschweißen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, darüber hinaus den Schritt umfassend, den rohrförmigen Abschnitt nach Schritt d) in eine gewünschte Form zu biegen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, darüber hinaus den Schritt umfassend, vor Schritt b) eine Stützwand in einen Hohlraum des rohrförmigen Elements einzusetzen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, darüber hinaus den Schritt umfassend, vor Schritt a) ein hohlzylindrisches Element durch Hydroformung zu einem nicht kreisförmigen, rohrförmigen Element zu verformen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem Schritt a) das Bereitstellen eines nicht kreisförmigen Endabschnitts umfaßt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem Schritt b) ein Umformen des Endabschnitts zu einer allgemein konischen Form umfaßt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem Schritt b) umfaßt, das erste Ende mit einem Durchmesser zu versehen, der kleiner als eine Breite des rohrförmigen Elements ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, darüber hinaus den Schritt umfassend, die Achse einer Wärmebehandlung zu unterziehen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, darüber hinaus den Schritt umfassend, die Achse einem Abschreckvorgang zu unterziehen.

10. Verfahren nach Anspruch 9, darüber hinaus den Schritt umfassend, die Achse einem Anlaßvorgang zu unterziehen.

11. Verfahren nach Anspruch 8, darüber hinaus den Schritt umfassend, die Achse nachzurichten.

12. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die kreisförmigen Enden allgemein von gleicher Größe sind.