DE4300158C2 - Verfahren zum Herstellen von Achskörpern mit annähernd quadratischem Querschnitt - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Achskörpern mit annähernd quadratischem, an den Ecken abgerundeten Querschnitt und im Bereich der Eckradien vergrößerter Wandstärke.

Ein Achskörper dieser Art ist aus der DE-87 16 234 U1 im Zusammenhang mit einer Luftfederachse bekannt, wo bei Boden und Decke des Achskörpers ebene Oberflächen haben. Der Achskörper ist bei dieser bekannten Luftfederachse unter Längslenkern angeordnet, die mit Ihrem vorderen Ende an Stützen angelenkt sind und auf deren hinteren Enden sich Luftfederbälge abstützen. Die Achseinbindungen bestehen aus am Achskörper angeschweißten Achslappen mit U-förmigem Profil, die die Längslenker von unten her umgreifen, aus Federplatten mit U-förmigem Profil, die die Längslenker von oben her umgreifen, und aus U-förmigen Federbügeln mit Sicherungsmuttern sowie zwischen dem Achskörper und den Federbügeln eingelegten Füllstücken. Bei dieser bekannten Achseinbindung übernimmt der an den beiden Längslenkern eingebundene Achskörper im dynamischen Fahrbetrieb die Aufgabe eines Stabilisators. Die auftretenden Torsions- und Biegemomente werden hauptsächlich über die Schweißnähte des Achslappens auf den Achskörper übertragen. Aus diesem Grunde sollte die Wandstärke des Achskörpers im Bereich der Eckradien größer sein als an den dazwischen liegenden Seitenwänden.

Bisher werden Achskörper mit im Bereich der Eckradien verdickter Wandstärke aus zwei U-förmigen Profilen als Vorwerkstücke zusammengeschweißt, weil es beim Auswalzen derartiger U-förmiger Profile möglich ist, die Eckradien mit einer größeren Wandstärke herzustellen. Aufgrund der beim Walzen der Vorwerkstücke angewendeten Technik verlaufen die Außenflächen der Schenkel der U-förmigen Profile nicht rechtwinklig, sondern geringfügig schräg zur Fläche des Steges, so daß die längsnahtgeschweißten Seitenwände des Achskörpers eine nach außen gerichtete, geringe dachförmige Neigung haben, deren Firstlinie der Schweißnaht folgt. Da die Stege der U-förmigen Profile jedoch ebengewalzt werden, haben Boden und Decke des späteren Achskörpers zwischen den abgerundeten Kanten zumindest an der Außenseite eine ebene Oberfläche.

Das bekannte Verfahren zur Herstellung von Achskörpern mit annähernd quadratischem, an den Ecken abgerundeten Querschnitts und im Bereich der Eckradien vergrößerter Wandstärke ist nicht nur aufwendig und teuer; es hat auch den Nachteil, daß durch die die Schenkel der beiden Profile miteinander verbindenden Schweißnähte Gefügeveränderungen auftreten, die eine Schwächung des mit hohen Torsions- und Biegemomenten belasteten Achskörpers darstellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen derartiger Achskörper zu schaffen, das nicht nur eine preiswertere Herstellung ermöglicht, sondern eine einfachere Anpassung des jeweiligen Achskörperquerschnittes an die jeweiligen Anforderungen bei gleichzeitiger Qualitätsverbesserung.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangswerkstück ein flacher Blechstreifen mit vier im Abstand voneinander angeordneten, aus mindestens einer Oberfläche hervorstehenden Verdickungen gewalzt wird, deren Mittenabstand voneinander der Kantenlänge des fertigen Achskörpers entspricht, daß dieser Blechstreifen zu einem im Querschnitt kreisförmigen Rohr umgeformt wird und seine aneinanderstoßenden Kanten durch eine Längsnaht miteinander verschweißt werden und daß dieses geschlossene Rohr anschließend in mehreren Stichen zu dem quadratischen Endquerschnitt des Achskörpers gewalzt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß der im Bereich der Eckradien eine größere Wanddicke als an den Seitenwänden aufweisende Achskörper nur noch eine Schweißnaht hat und daß das im Bereich dieser Schweißnaht durch das thermische Fügeverfahren lokal veränderte Gefüge bei dem sich an das Verschweißen anschließenden, in mehreren Stichen erfolgende Umformen durch Walzen homogenisiert wird, so daß im dynamischen Fahrbetrieb auf den Achskörper ausgeübte Torsions- und Biegemomente über die Einspannteile der Achseinbindung bruchfrei übertragen werden können.

Aus der DE 28 05 729 C2 waren zwar Vorwerkstücke für Achskörperhälften mit einem kreisförmigen, quadratischen, rechteckigen, halbrunden oder konkav-konvexen Endquerschnitt sowie daraus abgeleitete Kombinationsformen bekannt; diese Achskörperhälften wurden jedoch aus einem Block aus zylindrischem Vollmaterial durch Fließpressen hergestellt und in der hochbelasteten Achskörpermitte miteinander verschweißt, so daß keine Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorliegt.

Auch das aus der DE 19 43 730 B2 bekannte Verfahren zur Herstellung von Achsbrücken ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht vergleichbar, da hier wie bei dem bekannten Verfahren zur Herstellung von Achskörpern mit quadratischem Querschnitt zwei Achsbrückenhälften getrennt hergestellt und anschließend durch zwei Längsnähte miteinander verschweißt werden.

Das schließlich aus der DE 33 43 709 A1 bekannte Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeug-Rahmenteils umfaßt zwar die Herstellung eines derartigen, auf Biegung beanspruchten Rahmenteils aus einem mit Verdickungen bzw. Vertiefungen gewalzten Blechstreifen; die Umformung zum Kastenprofil erfolgt jedoch ausschließlich durch Abbiegen und Anbringen einer Längsschweißnaht. Abgesehen vom gattungsgemäßen Unterschied fehlt dem vorbekannten Verfahren somit die beim erfindungsgemäßen Verfahren stattfindende Bildung eines im Querschnitt kreisförmigen Rohres und die anschließende Umformung dieses Rohres durch in mehreren Schritten erfolgendes Walzen und die damit verbundene Homogenisierung des durch den Schweißvorgang geschädigten Gefüges im Bereich der Schweißnaht.

Zur Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird weiterhin vorgeschlagen, beim Walzen des im Querschnitt kreisförmigen Rohres auf der Rohraußenseite ausgebildete Verdickungen als Führungshilfe beim Umformen zum quadratischen Endquerschnitt zu verwenden. Alternativ oder zusätzlich kann gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Längsnaht beim Walzen des im Querschnitt kreisförmigen Rohres als Führungshilfe für die Umformung zum quadratischen Endquerschnitt dienen.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Blechstreifen mit vier im Abstand voneinander angeordneten Verdickungen im Querschnitt;

Fig. 2 ein längsnahtgeschweißtes Vorwerkstück mit rundem Querschnitt;

Fig. 3 einen längsnahtgeschweißten Achskörper mit annähernd quadratischem Querschnitt;

Fig. 4 die Umformung eines kreisförmigen Rohres zum quadratischen Endquerschnitt in drei Stichen;

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Luftfederachse und

Fig. 6 einen Querschnitt durch eine Blattfederachse.

Ein in Fig. 3 dargestellter Achskörper 1 wird aus einem flachen Blechstreifen 2 mit im Abstand x voneinander angeordneten Verdickungen 3 hergestellt, der zuvor entsprechend gewalzt worden ist. Dieser Blechstreifen 2 wird zunächst zu einem Rohr 4 mit kreisförmigem Querschnitt und innenliegenden Verdickungen 3 umgeformt, dessen aneinanderstoßende Kanten durch eine Längsnaht 5 verbunden werden. Danach wird das Rohr 4 in drei Stichen I bis III (siehe Fig. 4) zu einem annähernd quadratischen Endquerschnitt gewalzt. Der fertige Achskörper 1 hat dann in seinen Eckradien eine Wanddicke S1, die größer ist als die Wanddicke S2 an den dazwischenliegenden Seitenwänden.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Luftfederachse sind unter einem Fahrzeugrahmen 6 Stützen 7 befestigt, an denen als Federn ausgebildete Längslenker 8 für den Achskörper 1 gelagert sind. Zwischen dem Fahrzeugrahmen 6 und dem rückwärtigen Ende des Längslenkers 8 sind Luftfederbälge 9 angeordnet. Der Achskörper 1, an dem Räder 10 gelagert sind, ist unter einem vorderen, höher liegenden Federast des Längslenkers 8 angeordnet, während sich die Luftfederbälge 9 auf tiefer liegenden, hinteren Federästen der Längslenker 8 abstützen. Zwischen den Stützen 7 und dem Achskörper 1 ist auf jeder Seite ein Stoßdämpfer 11 angeordnet.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Blattfederachse sind unter einem Fahrzeugrahmen 13 Stützen 14 angeordnet, an denen Blattfedern 15 für den Achskörper 1 mit ihren vorderen Federästen angelenkt sind. Mit ihren hinteren Federästen stützen sich die Blattfedern 15 an Gleitstücken 16 in Stützen 17 ab. Unter dem hinteren Federast der Blattfeder 15 ist in der jeweiligen Stütze 17 eine Stützrolle 18 gelagert.

Bei beiden Achsen besteht die Achseinbindung 19 für die Achskörper 1 aus Achsplatten 21, Federplatten 22, Füllstücken 23, U-förmigen Federbügeln 24 und Sicherungsmuttern 25.

Die im Fahrbetrieb auftretenden, dynamischen Torsions- und Biegemomente werden von den Achseinbindungen 19 auf den Achskörper 1 übertragen. Dabei kommen die in den Eckradien durch die Verdickungen 3 erzeugten größeren Widerstandsmomente zum Tragen.

Claims (3)

1. Verfahren zum Herstellen von Achskörpern (1) mit annähernd quadratischem, an den Ecken abgerundeten Querschnitt und im Bereich der Eckradien vergrößerter Wanddicke; dadurch gekennzeichnet,
daß als Ausgangswerkstück ein flacher Blechstreifen (2) mit vier im Abstand (x) voneinander angeordneten, aus mindestens einer Oberfläche hervorstehenden Verdickungen (3) gewalzt wird, deren Mittenabstand voneinander der Kantenlänge des fertigen Achskörpers (1) entspricht, daß dieser Blechstreifen (2) zu einem im Querschnitt kreisförmigen Rohr (4) umgeformt wird und seine aneinanderstoßenden Kanten durch eine Längsnaht (5) miteinander verschweißt werden
und daß dieses geschlossene Rohr (4) anschließend in mehreren Stichen (I-III) zu dem quadratischen Endquerschnitt des Achskörpers gewalzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Walzen des im Querschnitt kreisförmigen Rohres (4) auf der Rohraußenseite ausgebildete Verdickungen als Führungshilfe beim Umformen zum quadratischen Endquerschnitt dienen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsnaht (5) beim Walzen des im Querschnitt kreisförmigen Rohres (4) als Führungshilfe für die Umformung zum quadratischen Endquerschnitt dient.