DE19649076A1 - Verfahren zur Herstellung einer Verbundlenkerachse für Kraftfahrzeuge und Verbundlenkerachse - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer Verbundlenkerachse für Kraftfahrzeuge und VerbundlenkerachseInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
einer Verbundlenkerachse für Kraftfahrzeuge einerseits
und eine Verbundlenkerachse andererseits.
Im Automobilbau besteht zur Steigerung der Produktivität
ein generelles Bestreben nach einer möglichst wirtschaft
lichen und rationellen Herstellung der Kraftfahrzeugkom
ponenten bei gleichzeitiger Steigerung der Qualität der
Produkte. Diesen Forderungen unterliegen auch Verbundlen
kerachsen, welche die Vorteile eines einfachen Aufbaus
bei geringem Raumgewicht und guten kinematischen Eigen
schaften vereinen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ver
fahren zur Herstellung einer Verbundlenkerachse unter
Verbesserung der Produktionsautomatisierung wirtschaft
licher und effizienter zu gestalten. Weiterhin zielt die
Erfindung auf eine qualitativ hochwertige, jedoch kosten
günstige Verbundlenkerachse ab.
Der verfahrensmäßige Teil dieser Aufgabe wird durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Lösung des gegen
ständlichen Teils der Aufgabe besteht in den im Anspruch
7 aufgeführten Merkmalen.
Der grundsätzliche Erfindungsgedanke besteht darin, an
jedem Längslenker einen an die Querschnittskonfiguration
der Enden des Querprofils angepaßten Anbindungsbereich zu
erzeugen. Hier können die Enden des Querprofils montage
gerecht positioniert und anschließend schweißtechnisch
festgelegt werden.
Durch diese Maßnahmen kann sowohl die Bearbeitung der En
den eines Querprofils als auch die Verschweißung des
Querprofils an den Längslenkern erheblich vereinfacht
werden. Dies wirkt sich in einer Steigerung der Produkti
vität aus.
Als Endbearbeitung der Querprofile kann ein gerader Säge
schnitt genügen. Auf komplizierte, insbesondere räum
liche, Schnitte an den Enden oder eine aufwendige Bear
beitung wird verzichtet. Demzufolge ergibt sich auch eine
Materialeinsparung.
Zur schweißtechnischen Verbindung von Querprofil und
Längslenker können alle gängigen Schweißverfahren wie
Laser-, Schutzgas-, Reib- oder Widerstandsschweißen An
wendung finden.
Der an den Längslenkern ausgebildete Anbindungsbereich
ermöglicht eine zuverlässige und präzise Positionierung
des Querprofils zur Vorbereitung des Schweißvorgangs. Der
Anbindungsbereich schafft in den räumlich gebogenen
Längslenkern eine konfigurativ bedarfsgerecht abgestimmte
Anlagefläche für die Enden des Querprofils. Demzufolge
ist ein hoher Grad an Automatisierung möglich. Darüber
hinaus kann der Anbindungsbereich je nach Ausgestaltung
Stützwirkung übernehmen und erhöht damit die Stabilität
einer Verbundlenkerachse.
Insgesamt ermöglicht die Erfindung eine rationellere Her
stellung einer Verbundlenkerachse bei gleichzeitiger Ein
sparung von Material, Energie, Arbeitskräften und Zeit.
Nach den Merkmalen des Anspruchs 2 wird der Anbindungsbe
reich durch eine Ausbauchung im Längslenker mit einer
ebenen Anlagefläche für das Ende eines Querprofils gebil
det. Hierbei wird der Umfang eines Längslenkers im Anbin
dungsbereich des Querprofils vorzugsweise durch Hydrofor
mung oder Zug- bzw. Zugdruckumformung gezielt vergrößert
und an die Querschnittskonfiguration der Enden des Quer
profils angepaßt.
Grundsätzlich sind aber auch andere Konfigurationen des
Anbindungsbereichs möglich. So ist beispielsweise eine
Ausbildung mit einer zum Inneren des Längslenkers gerich
teten Aufnahmewulst oder eine topfartige Aufnahme denk
bar.
Nach den Merkmalen des Anspruchs 3 wird das Ende eines
Querprofils an die ebene Anlagefläche im Anbindungsbe
reich stumpf angesetzt und verschweißt. Damit ist eine
vorteilhaft einfache, jedoch hoch belastbare Anbindung
des Querprofils an den Längslenker erzeugt.
So ist auch eine besonders gute schweißtechnische Festle
gung möglich, welche mittels Schweißrobotern vollautoma
tisiert durchgeführt werden kann. Komplizierte Schweiß
nähte sind nicht erforderlich. Auch die Zuverlässigkeit
und Lebensdauer der Verbindung wird erhöht.
Grundsätzlich ist es ferner möglich, den Längslenker im
Anbindungsbereich zu lochen, so daß eine Montageöffnung
für das Ende eines Querprofils entsteht. Auf diese Ver
fahrensmaßnahme ist Anspruch 4 gerichtet. Das Ende des
Querprofils kann dann in den Längslenker gesteckt und um
fangsseitig an der Wandung verschweißt werden. Eine Bear
beitung der Enden des Querprofils entfällt.
Als besonders vorteilhaft hat es sich sowohl für die Her
stellung bzw. Ausbildung des Anbindungsbereichs als auch
für eine stabile schweißtechnische Verbindung von Längs
lenker und Querlenker erwiesen, im Anbindungsbereich
kreisrunde oder ovale Geometrien vorzusehen. Nach den
Merkmalen des Anspruchs 5 ist daher vorgesehen, daß die
Enden des Querprofils entsprechend ausgebildet sind.
Der ausgeformte Anbindungsbereich ist gut zugänglich, so
daß mittels automatischer Schweißverfahren präzise und
schnell gearbeitet werden kann.
Nach den Merkmalen des Anspruchs 6 wird der Anbindungsbe
reich mittels hydraulischem Innenhochdruck erzeugt.
Die Formgebung des Längslenkers insgesamt mittels des
hydraulischen Innenhochdruckverfahrens ermöglicht eine
rationelle Herstellung mit hohen Stückzahlen und geringen
Fertigungstoleranzen.
Das Hydroformwerkzeug ist einfach in seiner geometrischen
Ausgestaltung. Dies wirkt sich positiv auf das Ver
schleißverhalten des Werkzeugs aus. Desweiteren werden
nachteilige Materialveränderungen beim Umformvorgang ver
mieden.
Das Querprofil kann in seinem Mittelbereich eine vom
kreisrunden bzw. ovalen Querschnitt abweichende Profilie
rung aufweisen, um seine Aufgaben als Torsionsstab zwi
schen den Längslenkern optimal zu erfüllen. Zu seinen En
den hin geht das Querprofil kontinuierlich auf einen
kreisrunden bzw. ovalen rohrförmigen Querschnitt über.
Zweckmäßigerweise wird das Querprofil aus einem Rohr her
gestellt, welches im Mittelbereich beispielsweise V-, U-,
T- oder X-förmig eingeformt ist. Die Enden sind zum An
schluß an die Längslenker rund oder oval ausgebildet.
Eine qualitativ hochwertige kosteneffiziente Verbundlen
kerachse für Kraftfahrzeuge ist im Anspruch 7 charakteri
siert. Eine solche Verbundlenkerachse zeichnet sich durch
die besondere Querschnittskonfiguration ihrer Längslenker
und der Anbindung des Querprofils aus.
Durch die geometrische Konfiguration wird eine auf die im
Betrieb auftretenden Belastungen abgestimmte Auslegung
der Widerstandsmomente in dem mit dem Tragrahmen koppel
baren Längenabschnitt eines Längslenkers und des radträ
gerseitigen Längenabschnitts eines Längslenkers erreicht.
Die belastungsgerechte Anbindung des Querprofils ermög
licht eine Überleitung der Torsions- und Biegekräfte von
den Längslenkern in das Querprofil. Das Querprofil kom
pensiert als Torsionsstab die eingeleiteten Kräfte. Dem
zufolge besitzt die Verbundlenkerachse ein gutes sta
tisches und dynamisches Lastverhalten.
Eine weitere Steigerung des elastokinetischen Verhaltens
einer Verbundlenkerachse wird nach den Merkmalen des An
spruchs 7 durch ein Querprofil erreicht, das in seinem
Mittelabschnitt einen im wesentlichen V-förmigen Quer
schnitt aufweist. Dieser V-förmige Querschnitt geht
kontinuierlich auf einen kreisrunden rohrförmigen Quer
schnitt endseitig des Querprofils über.
Die erfindungsgemäße Verbundlenkerachse kann sowohl aus
Stahl als auch aus Aluminium bzw. in einer Mischbauweise
der beiden Metalle hergestellt werden. Die Längslenker
werden aus rohrförmigen Profilen hergestellt. Hierbei
können nahtlose oder längsnahtgeschweißte Rohre wie auch
Strangpreßprofile zum Einsatz gelangen.
Ferner können die Längslenker aus aneinandergefügten
Preßschalen bestehen. Eine solche Preßschalenausführung
besteht aus einer inneren und einer äußeren Preßschale,
wobei der Anbindungsbereich an der inneren Preßschale
ausgeformt ist.
Die Querprofile werden vorzugsweise aus Rohren oder
Strangpreßprofilen hergestellt, deren Geometrie auf die
Torsions- und Biegebeanspruchung im Betrieb abgestimmt
ist.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnun
gen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrie
ben. Es zeigen:
Fig. 1 in perspektivischer Darstellungsweise einen
Ausschnitt aus einer Verbundlenkerachse;
Fig.
2 bis 4 jeweils im vertikalen Querschnitt drei Aus
führungsformen der Anbindung von Längslenker
und Querprofil und
Fig. 5a-5d vier unterschiedliche Varianten eines Längs
lenkers als Preßschalenausführung mit Anbin
dungsbereich und Querprofil.
Die Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Verbundlen
kerachse für ein Kraftfahrzeug, in dem der endseitige Ab
schnitt 1 eines Querprofils 2 und ein Längslenker 3 dar
gestellt sind.
Der Längslenker 3 ist mittels hydraulischem Innenhoch
druck geformt. Dabei sind der Umfang des Längslenkers 3
im Anbindungsbereich 4 von Längslenker 3 und Querprofil 2
gezielt vergrößert und eine an die Querschnittskonfigura
tion des Endes 5 von Querprofil 2 angepaßte Anlagefläche
6 ausgeformt worden.
Der Anbindungsbereich 4 wird durch eine Ausbauchung 7 ge
bildet, mit einer konform zum Ende 5 des Querprofils 2
geformten, hier nur angedeuteten ebenen Stirnseite 8. Auf
diese Weise ist die ebene Anlagefläche 6 für eine kreis
runde Anbindung des Endes 5 an den Längslenker 3 erzeugt.
Das Ende 5 des Querlenkers 2 liegt mit seiner Stirnseite
9 stumpf am Anlagebereich 8 an. Anschließend kann die
schweißtechnische Verbindung entlang der umfangsseitigen
Kante 10 vorgenommen werden.
Diese Vorgehensweise läßt sich vorteilhaft in den Ferti
gungsprozeß einbinden und ist einfach zu automatisieren.
Das Querprofil 2 ist in seinem Mittelabschnitt 11
doppelwandig ausgebildet mit einem im wesentlichen V-för
migen Profil. Das V-Profil ist durch Umformung eines
Rohrs entstanden. Zum Ende 5 des Querprofils 2 geht die
ser Querschnitt kontinuierlich auf einen kreisrunden
rohrförmigen Querschnitt über. So wird eine Anpassung von
Ende 5 zur Anbindung an den Längslenker 3 erzielt.
Da die Torsions- und Biegekräfte vom Längslenker 3 in das
Querprofil 2 übertragen und von diesem kompensiert wer
den, unterliegt die Verbindung zwischen den beiden Bau
teilen höchsten Belastungen. Diesen Belastungen wird die
erfindungsgemäße Verbundlenkerachse gerecht. Hierbei
wirkt sich die konstruktive Auslegung des Anbindungsbe
reichs 4 mit der kreisrunden Anbindung von Querprofil 2
und Längslenker 3 und die umlaufende Schweißnaht positiv
aus.
Weiterhin erkennt man in der Fig. 1, daß ein mit einem
Radträger 12 gekoppelter Längenabschnitt 13 des Längslen
kers 3 rechteckig konfiguriert ist mit einer im Vergleich
zu seiner Höhe H10 größeren Breite B10. Auch der
tragrahmenseitige Längenabschnitt 14 weist eine recht
eckige Konfiguration auf. Jedoch ist hier die Höhe H11 im
Vergleich zur Breite B11 größer.
Auf diese Weise wird eine auf die im Betrieb auftretenden
statischen und dynamischen Belastungen abgestimmte Ausle
gung der Widerstandsmomente in den Längenabschnitten 13,
14 erreicht.
Mit 15 ist ein Anschlagbauteil für die Festlegung der
Verbundlenkerachse am Tragrahmen des Kraftfahrzeugs be
zeichnet.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist am
Längslenker 16 hydroformtechnisch ein Anbindungsbereich
17 ausgeformt mit einer ebenen Anlagefläche 18 für das
Ende 19 eines Querprofils 20.
Das Ende 19 des Querprofils 20 ist kreisförmig ausgebil
det, wohingegen der hier nicht näher dargestellte Mittel
bereich 21 von der Kreisform abweicht und V-, T- oder
X-förmig ausgebildet sein kann.
Die Fügung des stumpf an die ebene Anlagefläche 18 ange
setzten Endes 19 erfolgt durch eine umlaufende ebene
Schweißnaht 22.
Eine andere Ausführungsform ist in Fig. 3 dargestellt.
Hierbei ist in der Wand 23 des mittels eines hydrauli
schen Innenhochdruckverfahrens hergestellten Anbindungs
bereichs 24 von Längslenker 25 eine Montageöffnung 26
vorgesehen. Diese ist durch Lochen der zum Ende 27 des
Querprofils 28 gerichteten Stirnseite 29 im Anbindungsbe
reich 24 gebildet.
In die Montageöffnung 26 ist das Ende 27 des Querprofils
28 eingesteckt und umlaufend unter Ausbildung einer ebe
nen Schweißnaht 30 verschweißt. Eine Bearbeitung des En
des 27 ist nicht erforderlich.
Auch bei der in der Fig. 4 dargestellten Ausführungsform
ist eine Montageöffnung 31 im Anbindungsbereich 32 des
Längslenkers 33 vorgesehen. Umfangsseitig der Montageöff
nung 31 ist ein umlaufender Kragen 34 ausgestellt.
Mit seinem Ende 35 ist das Querprofil 36 in die Montage
öffnung 31 eingeführt und ringsum umlaufend verschweißt.
Die Schweißnaht 37 ist hierbei an die Stirnseite 38 des
Kragens 34 gelegt. Der Kragen 34 umfaßt das Ende 35 des
Querprofils 36 formschlüssig. So ist eine besonders gute
schweißtechnische Festlegung möglich, die zuverlässig und
von hoher Lebensdauer ist.
In der Fig. 5 sind im vertikalen Querschnitt vier unter
schiedliche Ausführungsformen von Längslenkern 39-42 dar
gestellt.
Jeder Längslenker 39-42 besteht aus einer inneren Preß
schale 43-46 und einer äußeren Preßschale 47-50. An der
inneren Preßschale 43-46 ist ein Anbindungsbereich 51 mit
einer ebenen Anlagefläche 52 für einen Querlenker 53 her
ausgezogen.
Der Querlenker 53 ist mit seinem stirnseitigen Ende 54
stumpf gegen die Anlagefläche 52 gesetzt und schweißtech
nisch festgelegt.
Die Längslenker 39-42 unterscheiden sich in der Art der
Flanschausführung, über die die inneren Preßschalen 43-46
und die äußeren Preßschalen 47-50 miteinander verschweißt
sind.
Beim Längslenker 39 sind die Flansche 55, 56 von innerer
und äußerer Preßschale 43 bzw. 47 überlappend ausgeführt.
Die Flansche 57, 58 beim Längslenker 40 überlappen sich
auf der oberen Seite, wohingegen die Flansche 59, 60 auf
der unteren Seite als Punktflansch ausgeführt sind.
Die Flansche 61, 62 des Längslenkers 41 sind beidseitig
als Punktflansche ausgebildet.
Beim Längslenker 42 sind die Flansche 63, 64 als soge
nannte kurze CO2-Flansche ausgeführt.
1
Abschnitt v.
2
2
Querprofil
3
Längslenker
4
Anbindungsbereich
5
Ende v.
2
6
Auflagefläche
7
Ausbauchung
8
Stirnseite v.
7
9
Stirnseite v.
5
10
Kante
11
Mittelabschnitt v.
2
12
Radträger
13
Längenabschnitt v.
3
14
Längenabschnitt v.
3
15
Anschlagbauteil
16
Längslenker
17
Anbindungsbereich
18
Anlagefläche
19
Ende v.
20
20
Querprofil
21
Mittelbereich v.
20
22
Schweißnaht
23
Wand
24
Anbindungsbereich
25
Längslenker
26
Montageöffnung
27
Ende v.
28
28
Querprofil
29
Stirnseite
30
Schweißnaht
31
Montageöffnung
32
Anbindungsbereich
33
Längslenker
34
Kragen
35
Ende v.
36
36
Querprofil
37
Schweißnaht
38
Stirnseite v.
34
39
Längslenker
40
Längslenker #
41
Längslenker
42
Längslenker
43
innere Preßschale
44
innere Preßschale
45
innere Preßschale
46
innere Preßschale
47
äußere Preßschale
48
äußere Preßschale
49
äußere Preßschale
50
äußere Preßschale
51
Anbindungsbereich
52
Anlagefläche
53
Querlenker
54
Ende v.
53
55
Flansch
56
Flansch
57
Flansch
58
Flansch
59
Flansch
60
Flansch
61
Flansch
62
Flansch
63
Flansch
64
Flansch
B10
B10
Breite v.
13
B11
Breite v.
14
H10
Höhe v.
13
H11
Höhe v.
14
.
Claims (8)
1. Verfahren zur Herstellung einer Verbundlenkerachse
für Kraftfahrzeuge, bei welchem zwei rohrförmige
Längslenker (3, 16, 25, 33, 39-42) mit einem Querpro
fil (2, 20, 28, 36, 53) verbunden werden, wobei an
jedem Längslenker (3, 16, 25, 33, 39-42) eine an die
Querschnittskonfiguration der Enden (5, 19, 27, 35,
54) des Querprofils (2, 20, 28, 36, 53) angepaßter
Anbindungsbereich (4, 17, 24, 32, 51) erzeugt wird,
an welchem die Enden (5, 19, 27, 35, 54) montagege
recht positioniert und schweißtechnisch festgelegt
werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Anbindungsbe
reich (4, 17, 51) durch eine Ausbauchung im Längslen
ker (3, 16, 39-42) mit einer ebenen Anlagefläche (6,
18, 52) für das Ende (5, 19, 54) des Querprofils (2,
20, 53) gebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß jedes Ende (5, 19,
54) des Querprofils (2, 20, 53) an die Anlagefläche
(6, 18, 52) des Längslenkers (3, 16, 39-42) stumpf
angesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß jedes Ende (27, 35)
des Querprofils (28, 36) in eine Montageöffnung (26,
30) in der Wand des Längslenkers (25, 33) gesteckt
wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Enden (5, 19, 27, 35, 54) des Querprofils (2, 20, 28,
36, 53) kreisförmig oder oval ausgebildet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Anbindungsbereich (4, 17, 24, 32) mittels hydrauli
schem Innenhochdruck erzeugt wird.
7. Verbundlenkerachse für Kraftfahrzeuge, welche zwei
durch ein Querprofil (2) verbundene rohrförmige
Längslenker (3) umfaßt, wobei der radträgerseitige
Längenabschnitt (13) jedes Längslenkers (3) recht
eckig konfiguriert ist, mit einer im Vergleich zu
seiner Höhe (H10) größeren Breite (B10) und der mit
dem Tragrahmen koppelbare Längenabschnitt (14) jedes
Längslenkers (3) rechteckig konfiguriert ist, mit
einer im Vergleich zu seiner Breite (B11) größeren
Höhe (H11), wobei jeder Längslenker (3) einen auf die
Querschnittskonfiguration der Enden (5) des Querpro
fils (2) angepaßten Anbindungsbereich (4) aufweist.
8. Verbundlenkerachse nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das Querprofil (2)
ein im wesentlichen V-förmiges Profil mit im Quer
schnitt mindestens annähernd kreisförmig ausgebilde
ten Enden (5) besitzt.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19649076A DE19649076B4 (de) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | Verfahren zur Herstellung einer Verbundlenkerachse für Kraftfahrzeuge und Verbundlenkerachse |
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Applications Claiming Priority (1)
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DE19649076A DE19649076B4 (de) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | Verfahren zur Herstellung einer Verbundlenkerachse für Kraftfahrzeuge und Verbundlenkerachse |
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DE19649076B4 DE19649076B4 (de) | 2006-10-05 |
Family
ID=7812892
Family Applications (2)
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