DE10260571A1

DE10260571A1 - Fahrwerk-Strukturbauteil mit Hohlraum in Blechbauweise und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE10260571A1
Application number: DE2002160571
Authority: DE
Inventors: Olaf Thamm
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-12-21
Filing date: 2002-12-21
Publication date: 2004-07-01

Abstract

Ein Fahrwerk-Strukturbauteil (1) mit Hohlraum in Blechbauweise umfaßt eine Unterschale (7), eine Oberschale (8) und ein zwischen die Unterschale (7) und die Oberschale (8) eingelegtes Stegteil (9). Diese Bauelemente (7, 8, 9) sind miteinander verschweißt. Zur Vereinfachung der Fertigung sind Kantenabschnitte (15, 16, 17) aller drei Bauelemente im Stoßbereich mittels einer gemeinsamen, alle drei Bauelemente erfassenden Schweißnaht (10) miteinander verbunden. Dadurch läßt sich die Fertigungszeit verringern und Material einsparen. Weiterhin wird ein Herstellungsverfahren für ein derartiges Fahrwerk-Strukturbauteil (1) angegeben.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrwerk-Strukturbauteil mit Hohlraum in Blechbauweise, umfassend eine Unterschale, eine Oberschale, und ein zwischen die Unterschale und die Oberschale eingelegtes Stegteil, die miteinander verschweißt sind.

Derartige Fahrwerk-Strukturbauteile sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Sie kommen insbesondere bei Lenkerkonstruktionen wie beispielsweise Querlenkern zum Einsatz.

Die Herstellung erfolgt üblicherweise so, daß zunächst das Stegteil mit einer der Schalen, üblicherweise der Unterschale verschweißt wird. Anschließend wird die Oberschale auf der Unterschale positioniert und dann ebenfalls mit der Unterschale verschweißt.

Muß das Strukturbauteil beispielsweise an einer Außenseite und an einer Innenseite geschweißt werden, um die vorstehend genannten Bauelemente miteinander zu verbinden, so ergeben sich für jede Seite zumindest zwei Schweißnähte, nämlich zunächst eine erste Schweißnaht für die Befestigung des Stegteils an der Unterschale und anschließend eine weitere Schweißnaht für die Befestigung der Oberschale an der Unterschale.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines Fahrweg-Strukturbauteils der eingangs genannten Art zu vereinfachen.

Dazu wird ein Strukturbauteil mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 vorgeschlagen. Dieses zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß nunmehr die Kantenabschnitte aller drei Bauelemente, nämlich der Unterschale, der Oberschale und des Stegteils zusammenstoßen und im Stoßbereich mittels einer gemeinsamen alle drei Bauelemente erfassenden Schweißnaht miteinander verbunden sind.

Für die Fertigung bedeutet dies, daß sowohl für die Innenseite als auch für die Außenseite im Prinzip nunmehr nur noch eine einzige Schweißnaht nötig ist. Damit wird nahezu eine Halbierung der Fertigungszeit beim Schweißen erzielt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird überdies das Stegteil an der Unterschale oder der Oberschale über einen Formschluß positioniert. Damit läßt sich vor dem Schweißen eine genaue Lagezuordnung vornehmen. Überdies resultiert hieraus eine Steigerung der Festigkeit der Verbindung.

Zur Lösung der obengenannten Aufgabe wird weiterhin ein Herstellungsverfahren gemäß Patentanspruch 9 vorgeschlagen, mit dem sich ein Fahrwerk-Strukturbauteil mit Hohlraum in Blechbauweise besonders günstig fertigen läßt. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Bauteil, das eine Unterschale, eine Oberschale und ein zwischen diese eingelegtes Stegteil umfaßt, die miteinander verschweißt sind, vorzugsweise so hergestellt, daß zunächst das Stegteil in eine der Schalen eingelegt und anschließend letztere durch die andere Schale geschlossen wird; erst hernach werden dann alle drei Bauelemente in gemeinsamen Stoßbereichen mittels Schweißnähten miteinander verbunden, die alle drei Bauelemente gleichzeitig erfassen.

Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1 eine räumliche Ansicht des Vorgangs beim Zusammenfügen einer Unterschale, eines Stegteils und einer Oberschale zu einem Fahrwerk-Strukturbauteil gemäß einem Ausführungsbeispiel der Endung,
2 das Fahrwerk-Strukturbauteil im zusammengeschweißten Zustand,
3 eine Detailansicht des Stoßbereichs der Kantenabschnitte der Unterschale, des Stegteils und der Oberschale im nicht-geschweißten Zustand,
4 eine Detailansicht des Stoßbereichs der Kantenabschnitte der Unterschale, des Stegteils und der Oberschale im geschweißten Zustand, und in
5 eine räumliche Ansicht eines Querlenkers für eine Fahrzeug-Radaufhängung unter Verwendung des Fahrwerk-Strukturbauteils aus 1 einschließlich weiterer Komponenten.
Das Ausführungsbeispiel zeigt ein Fahrwerk-Strukturbauteil 1 mit Hohlraum in Blechbauweise am Beispiel eines Querlenkers 2 für eine Fahrzeug-Radaufhängung, der in 5 dargestellt ist. Unter dem Strukturbauteil 1 wird hier der etwa L-förmige Grundkörper des Querlenkers 2 verstanden. An diesem sind weitere Komponenten zur Anbindung an einen Fahrzeugaufbau, einen etwaigen Hilfsrahmen sowie einen Radträger vorgesehen. Insbesondere befindet sich im Knick der Schenkel des Querlenkers 2 ein Lagerrohr 3, das über ein unteres Halteblech und ein oberes Halteblech 4 an dem Strukturbauteil 1 angeschweißt ist. An den Enden der Schenkel sind jeweils mit Lageraufnahmen versehene Anbindungen 5 bzw. 6 angeschweißt.
Jedoch ist die Erfindung nicht auf die hier dargestellte L-Form oder einen Querlenker 2 beschränkt. Vielmehr kann diese auch für andere hohle Strukturelemente eines Fahrwerks verwendet werden.
Grundsätzlich umfaßt das Strukturbauteil 1 jedoch drei miteinander zu verschweißende Komponenten, nämlich eine Unterschale 7, eine Oberschale 8 und ein Stegteil 9. Das Stegteil 9 ist dabei zwischen der Unterschale 7 und die Oberschale 8 angeordnet und befindet sich in dem von den beiden Schalen 7 und 8 umschlossenen Hohlraum.
Die Anordnung dieser drei Komponenten erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel derart, daß diese sowohl an ihrer Außenseite als auch an ihrer Innenseite mit Kantenabschnitten 15, 16 und 17 zusammentreffen, wie dies in 3 zu erkennen ist. In dem gemeinsamen Stoßbereich sind die Unterschale 7, die Oberschale 8 und das Stegteil 9 in einer gemeinsamen, alle drei Teile erfassenden Schweißnaht 10 miteinander verbunden. Dieser Zustand ist in 4 dargestellt, in der der Moment der Schweißoperation festgehalten ist. Mit S ist dort eine Schweißvorrichtung bezeichnet.
Bei der Herstellung des Strukturbauteils 1 werden, wie in 1 gezeigt, zunächst die einzelnen Komponenten zusammengesetzt. Hierzu wird als erstes das Stegteil 9 in die Unterschale 7 eingelegt. Vorzugsweise erfolgt dabei gleichzeitig eine formschlüssige Positionierung zueinander. Zu diesem Zweck befinden sich an dem Stegteil 9 und der Unterschale 7 geeignete Vorsprünge 13 und Vertiefungen 14, welche einen Formschluß ermöglichen.
Anschließend wird dann die Oberschale 8 auf der Unterschale 7 montiert, so daß das Stegteil 8 von den beiden Schalenelementen umschlossen wird. Auch für die Oberschale 8 kann ein Formschluß zu der Unterschale 7 und/oder auch zu dem Stegteil 8 vorgesehen sein.
Erst nach diesem Zusammenfügen, bei dem noch keine endgültige Verbindung erfolgt ist, werden die Komponenten stoffschlüssig und damit dauerhaft verbunden. Wie oben bereits angedeutet, erfolgt dies in den gemeinsamen Stoßbereichen jeweils mittels einer alle drei Komponenten gleichzeitig erfassenden Schweißnaht 10. Bei dem dargestellten Querlenker sind derartige Schweißnähte 10 an der Innenseite 11 sowie an der Außenseite 12 des Strukturbauteils 1 vorgesehen. Diese verlaufen entlang der Trennfuge zwischen der Unterschale 7 und der Oberschale 8.
Das schließt jedoch nicht aus, daß in weiteren Bereichen lediglich zwei Bauteile miteinander verbunden werden. Da bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel das Stegbauteil 9 kürzer als die Unterschale 7 und die Oberschale 8 ist, existieren Bereiche, in denen lediglich die Unterschale 7 und die Oberschale 8 miteinander verschweißt sind. Jedoch kann bei dem Ausführungsbeispiel die Schweißnaht 10 ununterbrochen in diese Bereiche fortgeführt werden, so daß sich hierdurch kein Mehraufwand durch Absetzen und erneutes Positionieren der Schweißvorrichtung S ergibt.
Wie insbesondere 1 zeigt, ist das Stegteil 9 an der Unterschale 7 über einen Formschluß positioniert, wodurch sich einerseits eine genaue Lagezuordnung und andererseits eine Steigerung der Festigkeit der Verbindung ergibt. Überdies kann hierdurch beim Schweißen auf spezielle Haltevorrichtungen, welche die einzelnen Komponenten in eine bestimmte Position zueinander bringen bzw. in einer solchen fixieren, verzichtet werden.
Für die formschlüssige Verbindung sind an dem Stegteil 9 Vorsprünge 13 vorgesehen, die in korrespondierende Vertiefungen 14 an der Unterschale 7 passen. Prinzipiell können diese Vorsprünge 13 und Vertiefungen 14 an nahezu jeder beliebiger Stelle vorgesehen werden. Vorzugsweise befinden sie sich jedoch an den jeweiligen Kantenabschnitten 15 bzw. 16, an denen diese Komponenten auch miteinander verschweißt werden bzw. sind.
Das hier dargestellte Stegteil 9 ist im Querschnitt U- oder C-förmig ausgebildet und stützt sich mit seinen Schenkeln an der Unterschale 7 ab. Die freien Enden der Schenkel sind dabei etwas nach außen gebogen, hier etwa um 90 Grad, und bilden dort die Vorsprünge 13 in Form von zu den Schenkeln abgewinkelten Laschen aus.
Im Zusammenbauzustand greifen diese Vorsprünge 13 bzw. Laschen in die Vertiefungen 14 an der Unterschale 7 ein, die hier beispielhaft in Form von Seitenwandaussparungen ausgebildet sind.
Nachdem die Oberschale 8 auf die Unterschale 7 aufgesetzt worden ist, werden die Vorsprünge 13 und Vertiefungen 14 von der Oberschale 8 außenseitig abgedeckt. Die Überlappung ist dabei so gewählt, daß die gemeinsame Schweißnaht 10 entlang der Trennfuge zwischen der Unterschale 7 und der Oberschale 8 auch die Vorsprünge 13 bzw. Laschen erreicht.
In einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels kann das Stegteil 9 auch zunächst an der Oberschale 8 durch Formschluß positioniert und hernach die Unterschale 7 eingesetzt werden. Möglich ist weiterhin, alle drei Komponenten durch entsprechende Vorsprünge und Vertiefungen aneinander formschlüssig zu positionieren, wobei die Vorsprünge und Vertiefungen wahlweise auf der einen oder der anderen Seite angebracht sein können. Entscheidend ist, daß in sämtlichen Fällen eine Verbindung aller drei Komponenten durch eine gemeinsame Schweißnaht erfolgt.
Dadurch ergibt sich eine Vereinfachung bei der Herstellung von Fahrwerk-Strukturbauteilen in Blechbauweise. Zudem wird die Fertigungszeit verringert und Material eingespart.

1: Strukturbauteil
2: Querlenker
3: Lagerrohr
4: oberes heute Blech
5: Anbindung
6: Anbindung
7: Unterschale
8: Oberschale
9: Stegteil
10: Schweißnaht
11: Innenseite
12: Außenseite
13: Vorsprung
14: Vertiefung
15: Kantenabschnitt
16: Kantenabschnitt
17: Kantenabschnitt

Claims

Fahrwerk-Strukturbauteil mit Hohlraum in Blechbauweise, umfassend: – eine Unterschale (7), – eine Oberschale (8), und – ein zwischen die Unterschale (7) und die Oberschale (8) eingelegtes Stegteil (9), die miteinander verschweißt sind, dadurch gekennzeichnet, daß Kantenabschnitte (15, 16, 17) aller drei Bauelemente, nämlich der Unterschale, der Oberschale (8) und des Stegteils (9) zusammenstoßen und im Stoßbereich in einer gemeinsamen alle drei Bauelemente erfassenden Schweißnaht (10) miteinander verbunden sind.
Fahrwerk-Strukturbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stegteil (9) an der Unterschale oder der Oberschale (8) über einen Formschluß positioniert ist.
Fahrwerk-Strukturbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stegteil (9) Vorsprünge (13) aufweist, die formschlüssig in korrespondierende Vertiefungen (14) an der Unterschale (7) oder der Oberschale (8) eingreifen.
Fahrwerk-Strukturbauteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (13) und Vertiefungen (14) an den jeweiligen Kantenabschnitten (15, 16, 17) vorgesehen sind, an denen die Bauelemente miteinander verschweißt sind.
Fahrwerk-Strukturbauteil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stegteil (9) im Querschnitt U- oder C-förmig ausgebildet ist und an den freien Enden seiner Schenkel Vorsprünge (13) in Form abgewinkelter Laschen aufweist, die im Zusammenbauzustand in Vertiefungen (14) in Form von Seitenwandaussparungen an der Unterschale (7) bzw. der Oberschale (8) eingreifen.
Fahrwerk-Strukturbauteil nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (13) und Vertiefungen (14) von dem jeweiligen Gegenstück der Unterschale (7) bzw. der Oberschale (8), d. h. entsprechend der Oberschale (8) bzw. Unterschale (7) außenseitig abgedeckt werden.
Fahrwerk-Strukturbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Schweißnaht (10) entlang der Trennfuge zwischen der Unterschale (7) und der Oberschale (8) angeordnet ist.
Fahrwerk-Strukturbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Strukturbauteil 1 ein tragendes Teil eines Fahrzeuglenkers, insbesondere Querlenkers (2) ist.
Verfahren zur Herstellung eines Fahrwerk-Strukturbauteils (1) mit Hohlraum in Blechbauweise, umfassend eine Unterschale (7), eine Oberschale (8) und ein zwischen diese eingelegtes Stegteil (9), die miteinander verschweißt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst das Stegteil (9) in eine der Schalen (7, 8) eingelegt und anschließend letztere durch die andere Schale (8, 7) geschlossen wird, und daß erst hernach alle drei Bauelemente (7, 8, 9) in gemeinsamen Stoßbereichen mittels Schweißnähten miteinander verbunden werden, die alle drei Bauelemente (7, 8, 9) gleichzeitig erfassen.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente (7, 8, 9) vor dem Schweißen zunächst formschlüssig miteinander zusammengefügt werden.