DE19622661B4

DE19622661B4 - Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugrahmens

Info

Publication number: DE19622661B4
Application number: DE19622661A
Authority: DE
Inventors: Yoshihaya Fujisawa Imamura
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1996-06-05
Publication date: 2010-11-18
Anticipated expiration: 2016-06-06
Also published as: DE19622661A1; JPH08332974A; US5767476A

Abstract

Herstellungsverfahren für einen Fahrzeugrahmen mit den Schritten:
Vorbereiten von mindestens zwei Strangpressteilen (13), von denen jedes einen Steg (15) hat, die aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet sind;
Vorbereiten eines Knotenteils (29), das einen Steg (15) hat und das aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet ist, indem ein Verbindungskörper (21) des Knotenteils (29) durch Strangpressen ausgebildet wird, und indem eine Seitenplatte (27, 28) mittels Laserschweißen an den Verbindungskörper (21) einbrandgeschweißt wird, wobei die Seitenplatte (27) als Steg (15) des Knotenteils (29) dient;
Anordnen des Knotenteils (29) zwischen den Strangpressteilen (13), so dass der Steg (15) des Knotenteils (29) mit dem Steg (15) eines jeden der Strangpressteile (13) in Kontakt kommt, und
Verbinden der Stege (15), die miteinander in Kontakt gehalten werden, durch Punktschweißen, wodurch die Strangpressteile (13) mit dem Knotenteil (29) verbunden werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren für einen Fahrzeugrahmen.
Aus der DE 42 04 826 A1 ist ein aus Strangpressprofilen aus Aluminiumlegierung zusammengesetzter Fahrzeugrahmen bekannt. Ein Verbindungskörper der durch Strangpressen aus Aluminiumlegierung hergestellt ist, hat mehrere Stege angeformt, von denen jeweils zwei Stege ein Strangpressprofil zwischen sich aufnehmen. Die Stege des Verbindungskörpers werden dann mit den jeweils anliegenden Wandungen der Strangpressprofile durch Schweißen verbunden.
Ferner ist aus der DE 30 08 840 A1 eine Rahmenkonstruktion für ein Fahrzeug bekannt, die schalenförmige Bauelemente verwendet, die an seitlichen Flanschen miteinander verschweißt werden, um hohle Bauteile zu bilden. Auch die Verbindungsknoten, an denen mehrere solche hohlen Bauteile miteinander verbunden werden, sind als Schweißkonstruktion aus schalenförmigen Bauelementen hergestellt.
Eine Rahmenkonstruktion wird im Allgemeinen dazu verwendet, eine Fahrzeugkarosserie, eine Transportplane, etc. mit Hilfe eines hohlen Rahmens zu tragen. 16 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine auf ein gewöhnliches Auto angewendete Rahmenkonstruktion zeigt. Ein Knotenteil 5 verbindet drei Strangpressteile, nämlich eine A-Säule 1a, eine Dach Seitenschiene 2 und eine obere A-Kreuzstrebe 3a unter vorgegebenen Winkeln. Jedes andere Knotenteil 6, 7 und 8 verbindet auf ähnliche Art und Weise drei Strangpressteile miteinander. Überdies verbindet ein Knotenteil 9 vier Strangpressteile, nämlich die A-Säule 1a, eine untere A-Säule 1b, eine untere A-Kreuzstrebe 3b und einen Motorhaubensteg 4 unter vorgegebenen Winkeln. Diese zwei Arten von Knotenteilen werden üblicherweise bei der Herstellung eines Fahrzeugrahmens verwendet. Auf diese Art und Weise wird der Fahrzeugrahmen durch Verbinden von mindestens zwei Strangpressteilen mittels eines Knotenteils hergestellt. Solch ein Knotenteil wird üblicherweise im Gießverfahren hergestellt.
17 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die ein Verfahren zum Verbinden von Strangpressteilen mit einem gegossenen Knotenteil zeigt, das beispielsweise das Knotenteil 9 aus 16 verwendet. Im Allgemeinen ist das gegossene Knotenteil 9 an seinem einen Ende mit der unteren A-Säule 1b in Eingriff, die ein hohles Bauteil ist, und diese Bauteile werden an ihrem überlappenden Abschnitt durch MIG-Schweißen oder WIG-Schweißen (Wolfram-Inert-Schweißen) miteinander verbunden. Jedoch bringt die Verwendung eines solchen gegossenen Knotenteils eine Gewichtszunahme des Fahrzeugrahmens und eine Zunahme der Herstellkosten des Fahrzeugrahmens aufgrund hoher Herstellkosten des gegossenen Knotenteils und einer erhöhten Anzahl an Schweißpunkten mit sich.
Um dieses Problem zu lösen, wurde ein Herstellungsverfahren vorgeschlagen, bei dem keinerlei Knotenteile verwendet werden ( JP 6219321 (A) ). 18 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die ein solches Verfahren zur Verbindung von Strangpressteilen zeigt, ohne dass irgendwelche Knotenteile verwendet werden. Bei diesem Verfahren wird ein Integral-Biegeteil 11, das der zusammenmontierten A-Säule 1a und dem Motorhaubensteg 4, wie sie in 16 gezeigt sind, entspricht, vorgefertigt. Überdies werden die anderen Strangpressteile 1b und 3b an das Integral-Biegeteil 11 angefügt und diese werden an einem Abschnitt 12 durch MIG-Schweißen, WIG-Schweißen, hochenergiereiches Strahlschweißen bzw. Laserschweißen etc. miteinander verbunden. Gemäß diesem Herstellungsverfahren werden die Strangpressteile direkt miteinander verbunden, wodurch sich die Anzahl der Schweißpunkte verringert und sich dementsprechend die Herstellkosten reduzieren. Überdies kann eine Gewichtszunahme des Fahrzeugrahmens verhindert werden, da keine Knotenteile verwendet werden.
Jedoch ist die Reduzierung der Herstellkosten begrenzt, da dieses Verfahren MIG-Schweißen, WIG-Schweißen, Hochenergieschweißen (z. B. Laserschweißen oder Strahlschweißen), etc. verwendet. Ferner ist es notwendig, Anlageabschnitte an den Strangpressteilen vorzusehen, so dass sie aneinandergefügt werden können. Da diese Anlageabschnitte einem energiereichen Schweißverfahren etc. unterliegen, kann keine ausreichende Montagegenauigkeit erreicht werden. Um eine ausreichende Montagegenauigkeit zu erreichen, ist irgendeine Schleif- oder Hochpräzisionsbearbeitung erforderlich, die Schwierigkeiten bei einer automatisierten Fertigung hervorruft.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Herstellungsverfahren für einen Fahrzeugrahmen zu entwickeln, das für eine Massenproduktion bei geringen Kosten geeignet ist.
Diese Aufgabe wird mit einem Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgezeigt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die dazugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
1 ist eine Schnittansicht eines Strangpressteils, das mit der Erfindung verwendbar ist;
2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des in 1 gezeigten Strangpressteils;
3 ist eine schematische perspektivische Ansicht von zwei geraden Strangpressteilen, die mittels Punktschweißen miteinander verbunden sind;
4 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines gebogenen Strangpressteils und eines geraden Strangpressteils, die mittels Punktschweißen miteinander verbunden sind;
5 ist eine Schnittansicht eines Körpers eines Knotenteils gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
6 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Strangpressteils, das dazu angepasst ist, um mit dem in 5 gezeigten Körper des Knotenteils in Eingriff zu stehen;
7 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die ein Verfahren zur Herstellung des in 5 gezeigten Körpers des Knotenteils durch Strangpressen zeigt;
8 ist eine schematische Seitenansicht einer Seitenplatte, die mit dem in 5 gezeigten Körper des Knotenteils einbrandverschweißt ist;
9 ist eine teilweise geschnittene Vorderansicht des Knotenteils;
10 ist eine Schnittansicht, in der ein Zustand gezeigt ist, in dem das Knotenteil und die Strangpressteile über L-förmige Verstärkungsteile miteinander verbunden sind;
11 ist eine Schnittansicht, in der das Knotenteil und die Strangpressteile unter Verwendung von Plattierungsteilen als L-förmige Verstärkungsteile miteinander verbunden sind;
12 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Strangpressteile durch das Knotenteil und die L-förmigen Verstärkungsteile miteinander verbunden sind;
Die 13A und 13B stellen jeweils eine Seiten- und eine Vorderansicht dar, die einen als Vergleichsstück auf herkömmliche Art und Weise zusammengefügten Rahmen zeigen, bei dessen Herstellung Bogenschweißen zur Bildung einer umlaufenden Schweißnaht verwendet wurde;
Die 14A und 14B stellen jeweils eine Seiten– und eine Vorderansicht dar, die einen als Teststück zusammengefügten Rahmenabschnitt zeigen, der durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren erhalten wurde;
15 ist eine schematische Seitenansicht, die ein Testverfahren hinsichtlich der Rotations-Verwindungssteifigkeit zeigt, wie er auf die in den 13A und 14A gezeigten zusammengefügten Rahmen angewendet wurde;
16 ist eine schematische perspektivische Ansicht, in der eine herkömmliche Rahmenkonstruktion für ein Kraftfahrzeug gezeigt ist;
17 ist eine schematische perspektivische Ansicht, in der ein herkömmliches Verfahren zur Verbindung von Strangpressteilen gezeigt ist, bei dem ein gegossenes Knotenteil verwendet wird; und
18 ist eine schematische perspektivische Ansicht, in der ein anderes herkömmliches Verfahren zur Verbindung von Strangpressteilen gezeigt ist, bei dem keinerlei Knotenteil verwendet wurde.
1 ist eine Schnittansicht eines Strangpressteils 13, das in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird. Das Strangpressteil 13 hat einen rechtwinkligen, Rohrkörper 14 und vier Stege 15 zum Punktschweißen, die sich vom Rohrkörper 14 nach außen erstrecken. Die Anzahl der Stege 15 wird vorzugsweise auf mindestens zwei festgelegt, um eine ausreichende Verbindungsfestigkeit zwischen dem Strangpressteil 13 und einem anderen, ähnlichen Strangpressteil sicherzustellen. Während der Rohrkörper 14 hier als rechtwinkliges Rohr ausgebildet ist, kann er als rechtwinkliges Verstärkungsrohr mit einem oder mehreren inneren Verstärkungsteilen ausgebildet sein. Jeder Steg 15 für das Punktschweißen (zum Verbinden) hat eine Dicke t, die vorzugsweise zwischen ca. 1 mm und ca. 4 mm beträgt und unter Berücksichtigung einer Festigkeit beim Punktschweißen und einer technischen Grenze beim Strangpressen zum Erhalten des Strangpressteils 13 festgelegt ist. Der Steg 15 hat außerdem eine Breite w, die im Wesentlichen 2/3 oder mehr des Durchmessers einer Elektrode beträgt, die beim Punktschweißen verwendet wird. Überdies muss eine Distanz p zwischen gegenüberliegenden Stegen 15 auf einen Wert festgelegt werden, der das Einsetzen einer Schweißpistole zwischen den gegenüberliegenden Stegen 15 erlaubt.
2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des in 1 gezeigten Strangpressteils 13. Die Dicke t eines jeden Stegs 15 ist beispielsweise auf 2 mm festgelegt, und es werden zwei Elektroden verwendet, von denen jede einen Durchmesser von 16 mm hat. Die Breite w eines jeden Stegs 15 ist auf 15 mm festgelegt und es wird eine Schweißpistole verwendet, bei der ein Winkel r zwischen der oberen und der unteren Elektrode, 150° beträgt. Die Stege 15 des Strangpressteils 13 und Stege eines anderen Strangpressteils können mittels Punktschweißen unter Verwendung einer oberen Elektrodenspitze 16 und einer unteren Elektrodenspitze 17 miteinander verbunden werden, wie beispielsweise in 3 gezeigt ist. Die Gestalt des Rohrkörpers 14 im Schnitt ist beispielsweise quadratisch und die Länge h₁ einer jeden Seite davon ist beispielsweise auf 50 mm festgelegt. In diesem Fall wird die Distanz p zwischen den gegenüberliegenden Stegen 15 zu 46 mm. Die Wandstärke n des quadratischen Rohrkörpers 14 ist beispielsweise auf 3 mm festgelegt.
Wie in 3 gezeigt ist, sind das Strangpressteil 13 und ein anderes, ähnliches Strangpressteil 13 parallel zueinander aufgestapelt, und an mindestens zwei Punkten 18 auf den Stegen 15 punktverschweißt. Somit werden die Strangpressteile 13 über Schweißpunkte 19 miteinander verbunden.
Ein solches Verfahren zum Verbinden von Strangpressteilen 13 an ihren Stegen 15 kann wie in 4 gezeigt verwendet werden. In dem in 4 gezeigten Beispiel ist das gerade Strangpressteil 15 auf einen geraden Abschnitt eines gebogenen Strangpressteils 20 gestapelt, wobei ihre Stege jeweils einander gegenüberliegen. Die zwei Strangpressteile 13 und 20 werden an mindestens zwei Punkten 18 auf den jeweils benachbarten Stegen 15 miteinander punktverschweißt.
5 ist ein Querschnitt eines Verbindungskörpers 21 eines Knotenteils 29, der in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird. Der Verbindungskörper 21 wird durch Strangpressen vorgefertigt. 6 ist eine perspektivische Ansicht eines Strangpressteils 13, das über den Verbindungskörper 21 mit einem anderen ähnlichen Strangpressteil verbunden werden soll. Wie in 6 gezeigt ist, hat das Strangpressteil 13 einen rechtwinkligen Rohrkörper 14 und vier Stege 15 zum Punktschweißen. Die Stege 15 erstrecken sich vom Rohrkörper 14 nach außen, wobei das Strangpressteil 13 einen Endabschnitt 25 mit einer Länge s hat, an dem keine Stege 15 ausgebildet sind.
Der rechtwinklige Rohrkörper 14 hat eine Breite h₁ und eine Höhe h₂, wie im Querschnitt in 6 gezeigt ist. Der Endabschnitt 25 ist dazu angepasst, mit einer Ausnehmung 22a (siehe 5) in Eingriff zu gelangen, die im Verbindungskörper ausgebildet ist. Wie in 5 gezeigt ist, hat der Verbindungskörper 21 drei Ausnehmungen 22a, 22b und 22c, von denen jede zur Aufnahme eines Endabschnitts 25 des Strangpressteils 13 dient. Die Ausnehmungen 22a, 22b und 22c erstrecken sich radial um sich nach außen zu öffnen und sie sind unter Winkel zueinander geneigt, die den gewünschten Verbindungswinkeln zwischen den Strangpressteilen 13 entsprechen. Die gewünschten Verbindungswinkel können zum Zeitpunkt der Konstruktion einer Gussform zum Strangpressen des Verbindungskörpers 21 willkürlich festgelegt werden. In dem Ausführungsbeispiel in 5 ist der Winkel Θ₁ zwischen der Ausnehmung 22a und der Ausnehmung 22b zum Beispiel auf 90° festgelegt, und der Winkel Θ₂ zwischen der Ausnehmung 22b und der Ausnehmung 22c ist zum Beispiel auf 120° festgelegt. Die Distanz a₂₃ zwischen gegenüberliegenden Stegen 21a, die die Ausnehmung 22a begrenzen, entspricht der Länge h₁ einer Seite des Endabschnitts 25 des in 6 dargestellten Strangpressteils 13, und die Länge b₂₃ eines jeden Stegs 21a entspricht der Länge s des Endabschnitts 25. Die anderen Ausnehmungen 22b und 22c werden jeweils durch die gegenüberliegenden Stege 21b bzw. 21c begrenzt, und haben im Wesentlichen die gleiche Gestalt und Abmessungen wie die Ausnehmung 22a.
Wie in 5 gezeigt ist, hat der Verbindungskörper 21 ein rechtwinkliges Durchgangsloch 22d, das in der Mitte zwischen den Ausnehmungen 22a, 22b und 22c ausgebildet ist und einen Endabschnitt 25 eines Strangpressteils 13 mit rechtem Winkel bezüglich der Ausnehmungen 22a, 22b und 22c aufnehmen kann. Die horizontale Abmessung d₂₄ des rechtwinkligen Durchgangslochs 22d entspricht der Länge h₁ des Strangpressteils 13 und die vertikale Abmessung e₂₄ des rechtwinkligen Durchgangslochs 22d entspricht der Länge h₂ des Strangpressteils 13. Zum Beispiel werden diese Abmessungen als a₂₁ = a₂₂ = a₂₃ = d₂₄ auf 50 mm und als b₂₁ = b₂₂ = b₂₃ = e₂₄ = 50 mm festgesetzt. Da der Endabschnitt 25 des Strangpressteils 13 in jede der Ausnehmungen 22a, 22b und 22c und das Durchgangsloch 22d passen soll, muss die Abmessungstoleranz dazwischen auf einen Wert festgelegt werden, der ein Passungsspiel zulässt.
Wie in 7 gezeigt ist, kann der Verbindungskörper 21 durch Abschneiden eines Stücks mit vorgegebenen Dimensionen c₂₁, c₂₂, c₂₃, und c₂₄ von einer stranggepressten Stange hergestellt werden. Die vorgegebenen Dimensionen c₂₁, c₂₂, und c₂₃ entsprechen der Dimension h₂ des Endabschnitts 25 des Strangpressteils 13 und die vorgegebene Dimension c₂₄ entspricht der Länge s des Endabschnitts 25 des Strangpressteils 13. Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, müssen sämtliche Dimensionen c₂₁, c₂₂, c₂₃, und c₂₄ gleich zueinander sein. Somit kennen zwei oder mehr Verbindungskörper lediglich durch Schneiden einer einzelnen stranggepressten Stange erhalten werden, wodurch eine effiziente Massenproduktion an Verbindungskörpern möglich ist.
Wie in 8 gezeigt ist, wird eine Y-förmige Seitenplatte 27, die man durch Ausstanzen oder ähnliche Verfahren erhält, auf eine Seitenoberfläche des Verbindungskörpers 21 gelegt und wird anschließend durch Laserschweißen über die Seitenoberfläche des Verbindungskörpers 21 einbrandgeschweißt. Dementsprechend wird ein der Form des Verbindungskörpers 21 entsprechender Steg 15 von der Seitenplatte 27 ausgebildet. Insbesondere, wie in einem Kreisausschnitt 30 in 9 dargestellt ist, die einen Querschnitt eines lasergeschweißten Abschnittes zeigt, wird die Seitenplatte 27 durchgehend aufgeschmolzen, um mit dem Verbindungskörper 21 verschweißt zu werden. Eine andere Seitenplatte 28, die ähnlich der Seitenplatte 27 ist, ist auf die gleiche Weise mit der anderen Seitenoberfläche des Verbindungskörpers 21 verschweißt. Jedoch muss die Seitenplatte 28 mit einem Durchgangsloch vorgefertigt sein, das dieselbe Größe wie die des Durchgangsloches 22d des Verbindungskörpers 21 hat, wie in 5 gezeigt ist, um ein Einsetzen des Endabschnitts 25 des Strangpressteils 13 in das Durchgangsloch 22d zu ermöglichen. Auf diese Art und Weise 10 wird ein Knotenteil 29 vervollständigt, das aus dem Verbindungskörper 21, der Seitenplatte 27 und der Seitenplatte 28 zusammengesetzt ist.
Gemäß 8 ist die Breite g eines jeden Endabschnitts der Seitenplatte 27 gleich der Breite f des Strangpressteils 1 mit dem in 6 gezeigten gegenüberliegenden Stegen 15, damit die Seitenplatte 27 Stege 15 für das Punktschweißen ausbilden kann. Des Weiteren ist die Länge i eines jeden Stege 15 bildenden Abschnitts der Seitenplatte 27 entsprechend der Anzahl und der Abstände der Schweißpunkte festgelegt. Für den Fall, dass beispielsweise die Anzahl der Schweißpunkte 5 und der Abstand der Schweißpunkte 30 mm beträgt, wobei an jedem der gegenüberliegenden Enden eine Länge von 15 mm verbleiben soll, wird die Länge i auf 150 mm festgelegt. Die Breite der Seitenplatte 28 und die Länge ihres Stege 15 bildenden Abschnitts wird ebenso gleich der Seitenplatte 27 festgesetzt. Darüber hinaus wird die Dicke einer jeden Seitenplatte gleich der eines jeden Stegs 15 festgelegt, zum Beispiel auf 2 mm.
Wie in 8 gezeigt ist, sind die Endabschnitte 25 der Strangpressteile 13, von denen jedes die Stege 15 hat, in das Knotenteil 29 von verschiedenen Richtungen her eingesetzt, wie durch Pfeile dargestellt ist. Anschließend werden die Stege 15 der Strangpressteile 13 und die Stege 15 der Seitenplatten 27 und 28 durch Widerstands-Punktschweißen miteinander verschweißt. Dadurch werden die Strangpressteile 13 und das Knotenteil 29 verbunden.
Wie des Weiteren in 9 dargestellt ist, ist der Endabschnitt 25 des Strangpressteils 13 in das Durchgangsloch 22d des Verbindungskörpers 21 durch die Öffnung der Seitenplatte 28 in einer Richtung senkrecht zur Seitenplatte 28 eingesetzt. In diesem Fall, wie er in 10 dargestellt ist, ist das in das zentrale Durchgangsloch 22d des Verbindungskörpers 21 eingesetzte Strangpressteil 23 durch L-förmige Verstärkungsteile 31 mit dem Knotenteil 29 und den anderen Strangpressteilen 13 durch Punktschweißen miteinander verbunden. Auch wenn jeder Schweißpunkt 19 in diesem Fall drei Lagen Material verbindet, kann diese Verbindung leicht mittels einer einzigen Punktschweißung durchgeführt werden.
11 zeigt eine Abwandlung der 10, die die Funktion der L-förmigen Verstärkungsteile 31 noch steigern soll. Das heißt, dass ein Plattierteil 35, das aus einem Aluminiumteil 33 und einem Stahlteil 34 besteht, anstelle eines jeden L-förmigen Verstärkungsteils 31 aus 10 verwendet wird. In diesem Fall wird das Plattierteil 35 über das Punktschweißverfahren mit dem Knotenteil 29 und jedem Strangpressteil 13 in einer solchen Art und Weise verbunden, dass das Aluminiumteil 33 mit dem Knotenteil 29 und jedem Strangpressteil 13 in Kontakt ist, wodurch die Steifigkeit des Verbindungsabschnittes weiter verbessert werden kann.
12 zeigt eine fertige Konstruktion, die durch Verbinden von vier Strangpressteilen 13 miteinander durch das Knotenteil 29 und die L-förmigen Verstärkungsteile 31 erhalten wird. Als Material für den Verbindungskörper 21 und die Strangpressteile 13 kann beispielsweise A6N01-T5 verwendet werden. Als Material für die Seitenplatten 27 und 28 und die L-förmigen Verstärkungsteile 31 kann beispielsweise A5182-O verwendet werden.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben einen Vergleichstest hinsichtlich der Rotations-Verwindungssteifigkeit anhand von Vergleichsstücken und Teststücken gemäß der Erfindung durchgeführt. Das Vergleichsstück ist in den 13A und 13B dargestellt. Dieses Vergleichsstück ist ein zusammengesetzter Rahmen, bei dem eine hohle rechtwinklige Stange 38 mit einer hohlen rechtwinkligen Stange 37 an deren längsseitigem Mittenabschnitt in einem senkrechten Verhältnis zueinander durch Elektroschweißen bzw. Lichtbogenschweißen verbunden ist. Die Dimensionen der rechtwinkligen Stange 37 betragen 50 mm in der Länge einer jeden Seite des Querschnitts, 700 mm in der Länge und 3 mm in der Wandstärke. Die Dimensionen der rechtwinkligen Stange 38 sind dieselben wie diejenigen der rechtwinkligen Stange 37, außer ihrer Länge von 325 mm.
Andererseits ist das Teststück in den 14A und 14B dargestellt. Dieses Teststück ist ein zusammengesetzter Rahmen, der durch Punktverschweißen dreier Strangpressteile 13 an Punkten 18 mit einem Knotenteil 29 gemäß der vorliegenden Erfindung vorbereitet wird, wobei der Winkel zwischen den benachbarten Ausnehmungen wie in 5 gezeigt ist auf Θ₁ = Θ₂ = 90° festgesetzt ist. Die Länge eines jeden Strangpressteils 13 wurde auf 325 mm festgelegt.
Im Folgenden wird beispielsweise ein Testverfahren für die Rotations-Verwindungssteifigkeit für das Vergleichsstück beschrieben. Wie in 15 gezeigt ist, wurde die rechtwinklige Stange 37 an ihren gegenüberliegenden Enden befestigt und eine Last P1 wurde auf einen Kopfabschnitt der rechtwinkligen Stange 38 in einer Längsrichtung der rechtwinkligen Stange 37 aufgebracht, das heißt in dieser Richtung in der Blattebene auf 15. Alternativ wurde eine Last P2 auf den Kopfabschnitt der rechtwinkligen Stange 38 in einer Richtung senkrecht zu beiden rechtwinkligen Stangen 37 und 38 aufgebracht, das heißt in dieser Richtung aus der Blattebene aus 15 heraus. In beiden Fällen wurde ein Deformationswinkel der rechwinkligen Stange 38 um einen Punkt 15 gemessen, um die Rotations-Verwindungssteifigkeit des Vergleichsstücks zu beurteilen. Die Rotations-Verwindungssteifigkeit des Teststückes gemäß der Erfindung wurde in der gleichen Art und Weise gemessen und beurteilt. Die mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren erhaltenen Testergebnisse sind in der Tabelle gezeigt.
Wie aus der Tabelle hervorgeht, ist die Rotations-Verwindungssteifigkeit des zusammengesetzten Rahmens beim Teststück 1,5 mal größer als für das Vergleichsstück, sowohl für die in der Ebene liegende Belastung als auch für die aus der Blattebene herausragende Belastung. Es wird angenommen, dass dieses Ergebnis auf der Konstruktion beruht, dass die Stege zum Punktschweißen auch als Verstärkungsrippen dienen. Tabelle

Last Rotationsverwindungssteifigkeit (Kgfm/rad)

In der Ebene 6,0 9,0

(P1)

Aus der Ebene 2,0 3,0

heraus (P2)
Wie vorstehend beschrieben, können erfindungsgemäß die aus leichtgewichtigem Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehenden Rahmenteile lediglich durch Punktschweißen miteinander verbunden werden, wobei Punktschweißen eine hohe Arbeitseffizienz aufweist, und es kann eine hohe Festigkeit der verbundenen Teile erhalten werden. Darüber hinaus erlaubt die vorliegende Erfindung die Herstellung aller Leichtbaurahmentypen–Konstruktionen inklusive einem Fahrzeugrahmen für ein Fahrzeugchassis, eine Kabine jeglicher Art von Transportvorrichtungen wie ein Eisenbahnwaggon, Flugzeug, Seilbahn etc..

Claims

Herstellungsverfahren für einen Fahrzeugrahmen mit den Schritten: Vorbereiten von mindestens zwei Strangpressteilen (13), von denen jedes einen Steg (15) hat, die aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet sind; Vorbereiten eines Knotenteils (29), das einen Steg (15) hat und das aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet ist, indem ein Verbindungskörper (21) des Knotenteils (29) durch Strangpressen ausgebildet wird, und indem eine Seitenplatte (27, 28) mittels Laserschweißen an den Verbindungskörper (21) einbrandgeschweißt wird, wobei die Seitenplatte (27) als Steg (15) des Knotenteils (29) dient; Anordnen des Knotenteils (29) zwischen den Strangpressteilen (13), so dass der Steg (15) des Knotenteils (29) mit dem Steg (15) eines jeden der Strangpressteile (13) in Kontakt kommt, und Verbinden der Stege (15), die miteinander in Kontakt gehalten werden, durch Punktschweißen, wodurch die Strangpressteile (13) mit dem Knotenteil (29) verbunden werden.
Herstellungsverfahren für einen Fahrzeugrahmen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Knotenteil (29) mit mindestens zwei Ausnehmungen (22a, 22b, 22c) ausgebildet wird, die in vorbestimmten Winkeln (θ1, θ2) zueinander geneigt sind, und der Winkel (θ1, θ2), der zwischen benachbarten Ausnehmungen (22a, 22b, 22c) ausgebildet ist, einem Winkel entspricht, der zwischen benachbarten Strangpressteilen (13) ausgebildet werden soll.
Herstellungsverfahren für einen Fahrzeugrahmen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg eines jeden Strangpressteils (13) mindestens zwei Stege (15) aufweist und der Steg des Knotenteils (29) mindestens zwei Stege (15) aufweist.