WO2005018956A1 - Verfahren zum herstellen eines achskörpers für ein fahrzeug - Google Patents

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axle body
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welded
vehicle
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Günter BITTNER
Friedemann Kaiser
Axel Wisotzky
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Daimlerchrysler Ag
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    • B60B2900/10—Reduction of
    • B60B2900/112—Costs

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an axle body for a vehicle, at least two components of the axle body being welded together, according to the preamble of claim 1.
  • axle bodies Methods of the type mentioned at the outset and correspondingly produced axle bodies are known.
  • DE 195 19 576 AI discloses a welded axle body consisting of a tubular part at least at one end and at least one second part connected to it by friction welding.
  • the second part for producing a high-strength construction of an axle body is designed as a sleeve which is pushed onto a tubular end of the first part. This makes it possible to provide two welding points that are spaced apart in the longitudinal direction of the first part.
  • Such a known axle beam is relatively limited in terms of its constructive design.
  • a method with the features of claim 1 is provided to achieve the object.
  • the method according to the invention is characterized in that the at least one weld connection is produced by means of a laser and / or by means of an electron beam welding method.
  • the laser or the electron beam welding method it is advantageously possible to produce particularly precise welded connections on at least two components to be connected to one another, with a relatively high degree of flexibility being ensured with regard to the structural design of the components and thus also the corresponding welded connection.
  • the welding processes mentioned allow a precise connection of components without the necessity of reworking an axle body produced in this way.
  • the method according to the invention is therefore suitable for a production of an axle body for a vehicle which is favorable in terms of production, ie fast and correct.
  • the components of the axle body to be welded are advantageously at least partially finished before the welded connections are made.
  • rework on a welded-together axle body is reduced to a minimum that is reasonable in terms of production technology, or is completely eliminated. Due to the component design that can now be carried out in a particularly flexible manner, it is also possible to carry out cost-optimized individual production of the respective components as well as a weldable component assembly in order to produce a correct axle body.
  • the components of the axle body to be welded can at least two axle body shells and / or an axle stub and / or an axle tube and / or a brake flange and / or a vehicle connection element.
  • the individual components may in each case be completely finished before a welded connection is made, so that after the components have been welded together using the laser and / or the electron beam welding method, an axis body that is sufficiently precise in terms of production technology can be obtained.
  • the same internal high pressure can be formed.
  • other tubular components can also be produced by means of the internal high pressure forming known per se.
  • complexly designed components can thus be manufactured in a production-friendly manner and then precisely connected to one another by means of a laser and / or an electron beam welding process, possibly without any necessary reworking of the axle body thus obtained.
  • the axle body can be an axle bridge housing, for example.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of an axle bridge housing according to the invention with possible welded connection areas shown in broken lines;
  • FIG. 2 shows a schematic plan view of a partially longitudinally cut axle bridge housing according to the invention with two axle body shells, according to a first embodiment
  • FIG. 3 shows the axle bridge housing of FIG. 2 with spaced-apart axle body shells
  • FIG. 4 shows a component in the form of an axle stub of an axle bridge housing according to the invention
  • FIG. 5 shows a component in the form of a brake flange of an axle bridge housing according to the invention
  • FIGS. 4 and 5 shows an assembly consisting of the components of FIGS. 4 and 5 welded together according to the invention
  • FIG. 7 shows an assembly consisting of an alternative stub shaft and a brake flange which are welded together according to the invention
  • FIG. 8 shows a component in the form of an axle tube of an axle bridge housing according to the invention
  • 10 shows a schematic perspective illustration of a part of an axle bridge housing according to the invention with a vehicle connection element; 11 is a schematic side view of a part of an axle bridge housing according to the invention in the area of a vehicle connection and
  • FIG. 1 shows a schematic side view of an axle body 10 according to the invention in the form of an axle bridge housing for a vehicle.
  • the axle body 10 can be produced by means of a laser and / or by means of an electron beam welding process.
  • the possible welded connections 14 on the axle body 10 are identified in the form of dashed lines.
  • the axle body 10 thus consists of a plurality of components that have been prefabricated and then welded together.
  • a laser and / or an electron beam welding method is provided as a possible welding method.
  • the axle body 10 contains a middle axle body part 34 and two side axle tube parts 36.
  • the axle tube parts 36 each contain an axle tube 22, an axle stub 20 and a brake flange 24 fastened thereon.
  • the left side axle tube part 36 in FIG In the present exemplary embodiment four sleeves 32 are provided, which are likewise connected to the corresponding axle tube 22 by means of the laser and / or the electron beam welding method.
  • FIGS. 2 and 3 show a possible first exemplary embodiment of an axle body 10 that can be produced according to the invention.
  • the axle body 10 contains two components 12 in the form of axle body shells 16, 18 (see FIG. 3), which can be produced, for example, by means of the internal high-pressure forming process known per se.
  • On the axle body shell 16 is a also prefabricated cover 17 attached by means of the laser or electron beam welding process.
  • the axle body shell 18 is also provided with an appropriately welded cover 19.
  • the two assemblies 13 obtained in this way are then likewise connected to one another by means of the laser or electron beam welding process, with the formation of a longitudinally extending weld joint 14 according to the dashed line in FIG. 2.
  • a new assembly 13 corresponding to FIG. 2 is obtained. to which further components 12 can be attached using the laser and / or the electron beam welding method, to form an axle body 10, for example in accordance with FIG. 1.
  • FIGS. 4 and 5 show individual components 12 in the form of an axle stub 20 or in the form of a brake flange 24, which are provided for an axle body 10 and are connected to one another for this purpose by means of the laser or electron beam welding process, with the formation of the assembly 13 according to Figure 6.
  • Figure 7 an alternative embodiment of an assembly 13 consisting of an axle stub 20 and a brake flange 24 is shown. Both assemblies 13 according to FIG. 6 and FIG. 7 can be used to produce an axle body 10, for example in accordance with FIG. 1.
  • an axle tube 22 is shown as a component 12, which is also a prefabricated individual component for an axle beam welded construction, for. B. corresponding to Figure 1.
  • FIG. 9 shows a prefabricated component 12 in the form of a vehicle connection element 26, which can likewise be integrated in an axle body 10 using one of the precision welding methods mentioned.
  • FIG. 10 shows a correspondingly produced axle body 10, which is equipped with a spring support 27. there it is important for the connection of the spring support 27 to the axle body 10 that the axle body 10 fulfills sufficiently precise manufacturing tolerances. The manufacturing tolerances required in this regard can be met by means of the laser and / or the electron beam welding process.
  • FIG. 11 shows a partially shown assembly 13, which contains components 12 in the form of a central axle body part 34 and a side axle tube part 36.
  • the side axle tube part 36 is provided with four sleeves 32. All components have been connected to one another for the production of the assembly 13 by means of the laser or the electron beam welding method.
  • FIGS. 12 to 14 show different process stages for producing an axle body 10 by means of the connection welding process mentioned.
  • a central axle body part 34 is shown in FIG. 12, this assembly 13 consisting of two half-shells which are welded together in the longitudinal direction (welded connections 14).
  • FIG. 13 shows a central axle body part 34 with two side axle tube parts 36, which as an assembly 13 consist of individual components welded together (circumferential and longitudinal weld connections 14).
  • the assembly 13 according to FIG. 12 can also consist only of two half-shells, which are welded together as prefabricated components.
  • FIG. 14 shows a further complemented assembly 13 of an axle body 10, to which, in addition to the embodiment according to FIG. 13, further functional elements are welded.
  • the use of the laser and / or the electron beam welding method allows a position and position-accurate joining of finished components and a production-optimized selection of joints. Due to the possible complete machining of components of an axle beam, advantageous module concepts can be realized even with an increased number of variants. An interface for vehicle connection elements can be designed uniformly even with a large number of variants.
  • the manufacturing method according to the invention can be used advantageously both in prototype production and in the large-scale production of axle bodies.

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Abstract

Das Verfahren dient zum Herstellen eines Achskörpers (10) für ein Fahrzeug, wobei mindestens zwei Bauteile (12) des Achskörpers (10) miteinander schweißverbunden werden. Hierbei ist vorgesehen, dass die mindestens eine Schweißverbindung (14) mittels eines Laser- und/oder mittels eines Elektronenstrahl-Schweißverfahrens hergestellt wird.

Description

DaimlerChrysler AG
Verfahren zum Herstellen eines Achskörpers für ein Fahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Achskörpers für ein Fahrzeug, wobei mindestens zwei Bauteile des Achskörpers miteinander schweißverbunden werden, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Verfahren der eingangs genannten Art und entsprechend hergestellte Achskörper sind bekannt. Beispielsweise offenbart die DE 195 19 576 AI einen geschweißten Achskörper, bestehend aus einem an zumindest einem Ende rohrfδrmigen ersten Teil und zumindest einem mit diesem durch Reibungsschweißen verbundenen zweiten Teil. Dabei ist der zweite Teil zur Herstellung einer hochfesten Konstruktion eines Achskörpers als eine auf ein rohrförmiges Ende des ersten Teils aufgesteckte Muffe ausgebildet. Hierdurch ist es möglich, zwei in Längsrichtung des ersten Teils voneinander entfernte Schweißstellen vorzusehen. Ein derartiger bekannter Achskörper ist hinsichtlich seiner konstruktiven Ausgestaltbarkeit verhältnismäßig eingeschränkt .
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine fertigungstechnisch günstige Herstellung und konstruktionstechnisch flexible Ausgestaltbarkeit eines Achskorpers für ein Fahrzeug erlaubt . Zur Lösung der Aufgabe ist ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Schweißverbindung mittels eines Laser- und/oder mittels eines Elektronenstrahl-Schweißverfahrens hergestellt wird. Mittels des Laser- bzw. des Elektronenstrahl-Schweißverfahrens ist es vorteilhaft möglich, besonders präzise Schweißverbindungen an mindestens zwei miteinander zu verbindenden Bauteilen herzustellen, wobei hinsichtlich der konstruktiven Ausgestaltbarkeit der Bauteile und somit auch der entsprechenden Schweißverbindung eine verhältnismäßig hohe Flexibilität gewährleistet ist. Ferner erlauben die genannten Schweißverfahren ein präzises Verbinden von Bauteilen, ohne dass notwendigerweise eine Nacharbeitung eines derart hergestellten Achskörpers erforderlich wäre. Dies ist u. a. darauf zurückzuführen, dass die thermische Beanspruchung sowie die Ausdehnung der Wärmeeinflusszone der miteinander schweißverbundenen Bauteile relativ gering ist . Somit eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zu einer fertigungsgünstigen, d. h. schnellen und korrekten Herstellung eines Achskörpers für ein Fahrzeug.
Mit Vorteil sind die schweißzuverbindenden Bauteile des Achs- körpers vor Herstellen der Schweißverbindungen wenigstens teilweise fertigbearbeitet . Hierdurch wird eine Nacharbeit an einem zusammengeschweißten Achskörper auf ein fertigungstechnisch sinnvolles Minimum reduziert bzw. vollständig eliminiert . Aufgrund der nun besonders flexibel durchführbaren Bauteilgestaltung lässt sich ferner die Durchführung einer kostenoptimierten Einzelfertigung der jeweiligen Bauteile sowie einer schweißgünstigen Bauteilmontage zur Herstellung eines korrekten Achskorpers realisieren.
Entsprechend möglicher Ausführungsvarianten können die schweißzuverbindenden Bauteile des Achskörpers mindestens zwei Achskörperschalen und/oder ein Achsstummel und/oder ein Achsrohr und/oder ein Bremsflansch und/oder ein Fahrzeugan- bindungsele ent sein. Es ist somit prinzipiell möglich, Grundtragteile eines Achskörpers und/oder Hilfsbauteile, wie zum Beispiel ein Gehäuseflansch, einen Deckel oder Befestigungseinheiten für Leitungen, Kabel u.a., geeignet miteinander schweißzuverbinden. Dabei können die einzelnen Bauteile jeweils vor Herstellung einer Schweißverbindung ggf. vollständig fertigbearbeitet sein, so dass nach dem Zusammenschweißen der Bauteile mittels des Laser- und/oder des Elektronenstrahl-Schweißverfahrens ein fertigungstechnisch hinreichend genauer Achskörper erhalten werden kann.
In Weiterbildung der Erfindung können im Falle von als mindestens zwei Achskörperschalen ausgebildeten Bauteilen selbige innenhochdruckumgeformt sein. Gegebenenfalls können auch andere, rohrförmige Bauteile mittels des an sich bekannten Innenhochdruckumformens hergestellt werden. Mittels dieses Umformverfahrens können somit kompliziert ausgestaltete Bauteile fertigungsgünstig hergestellt werden und anschließend mittels eines Laser- und/oder eines Elektronenstrahl- Schweißverfahrens präzise miteinander verbunden werden, ggf. ohne eine erforderliche Nachbearbeitung des somit erhaltenen Achskörpers .
Der Achskörper kann beispielsweise ein Achsbrückengehäuse sein. Die oben erwähnten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens kommen insbesondere bei einer Großserienproduktion von Achskörpern zum Tragen. Hierbei können auch Achskörper mit verhältnismäßig großer Variantenvielfalt fertigungsgünstig hergestellt werden.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung. Die Erfindung wird anhand mehrerer bevorzugter Ausfüh- rungsbeispiele unter Bezugnahme auf eine schematische Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht auf ein erfindungsgemäßes Achsbrückengehäuse mit möglichen, gestrichelt dargestellten Schweißverbindungs- bereichen;
Fig. 2 eine schematische Draufsicht eines erfindungs- gemäßen, teilweise längsgeschnittenen Achsbrückengehäuses mit zwei Achskörperschalen, gemäß einer ersten Ausführungsform;
Fig. 3 das Achsbrückengehäuse der Figur 2 mit voneinander beabstandeten Achskörperschalen;
Fig. 4 ein Bauteil in Form eines Achsstummels eines erfindungsgemäßen Achsbrückengehäuses ;
Fig. 5 ein Bauteil in Form eines Bremsflansches eines erfindungsgemäßen Achsbrückengehäuses ;
Fig. 6 eine Baugruppe, bestehend aus den erfindungs- gemäß zusammengeschweißten Bauteilen der Figuren 4 und 5 ;
Fig. 7 eine Baugruppe, bestehend aus einem alternativen Achsstummel und einem Bremsflansch, die erfindungsgemäß miteinander schweißverbunden sind;
Fig. 8 ein Bauteil in Form eines Achsrohres eines erfindungsgemäßen Achsbrückengehäuses ;
Fig. 9 ein Fahrzeuganbindungselement eines erfindungsgemäßen Achsbrückengehäuses ;
Fig. 10 eine schematische Perspektivdarstellung eines Teils eines erfindungsgemäßen Achsbrückengehäuses mit einem Fahrzeuganbindungselement; Fig. 11 eine schematische Seitenansicht auf einen Teil eines erfindungsgemäßen Achsbrückengehäuses im Bereich einer Fahrzeuganbindung und
Fig. 12 bis 14 eine schematische Seitenansicht auf geschweißte Baugruppen mit zunehmender Bauteilanzahl eines erfindungsgemäßen Achsbrückengehäuses.
Figur 1 zeigt eine schematische Seitenansicht auf einen erfindungsgemäßen Achskδrper 10 in Form eines Achsbrückengehäuses für ein Fahrzeug. Der Achskörper 10 kann mittels eines Laser- und/oder mittels eines Elektronenstrahl- Schweißverfahrens hergestellt werden. Dabei sind die möglichen Schweißverbindungen 14 am Achskörper 10 in Form von gestrichelten Linien gekennzeichnet. Der Achskörper 10 besteht somit aus einer Mehrzahl an Bauteilen, die vorgefertigt und anschließend miteinander schweißverbunden worden sind. Erfindungsgemäß ist als mögliches Schweißverfahren ein Laserund/oder ein Elektronenstrahl-Schweißverfahren vorgesehen. Der Achskörper 10 enthält ein mittleres Achskorperteil 34 und zwei seitliche Achsrohrteile 36. Die Achsrohrteile 36 enthalten jeweils ein Achsrohr 22, einen Achsstummel 20 und einen auf diesem befestigten Bremsflansch 24. Ferner ist das in der Figur 1 linke seitliche Achsrohrteil 36 mit einer Mehrzahl, im vorliegenden Ausführungsbeispiel vier Hülsen 32 versehen, die ebenfalls an das entsprechende Achsrohr 22 mittels des Laser- und/oder des Elektronenstrahl-Schweißverfahrens verbunden sind.
Die Figuren 2 und 3 zeigen ein mögliches erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß herstellbaren Achskörpers 10. Der Achskörper 10 enthält zwei Bauteile 12 in Form von Achs- körperschalen 16, 18 (siehe Figur 3) , die beispielsweise mittels des an sich bekannten Innenhochdruckumformverfahrens hergestellt werden können. An der Achskörperschale 16 ist ein ebenfalls vorgefertigter Deckel 17 mittels des Laser- oder Elektronenstrahl-Schweißverfahrens befestigt. Auch die Achskörperschale 18 ist mit einem entsprechend schweißverbundenen Deckel 19 versehen. Die derart erhaltenen beiden Baugruppen 13 werden anschließend ebenfalls mittels des Laser- oder E- lektronenstrahl-Schweißverfahrens miteinander verbunden, unter Ausbildung einer sich in Längsrichtung erstreckenden Schweißverbindung 14 gemäß der gestrichelten Linie der Figur 2. Hierbei wird eine neue Baugruppe 13 entsprechend Figur 2 erhalten, an welcher weitere Bauteile 12 unter Einsatz des Laser- und/oder des Elektronenstrahl-Schweißverfahrens befestigt werden können, zur Ausbildung eines Achskorpers 10 beispielsweise entsprechend Figur 1.
Die Figuren 4 und 5 zeigen einzelne Bauteile 12 in Form eines Achsstummels 20 bzw. in Form eines Bremsflansches 24, die für einen Achskörper 10 vorgesehen sind und hierzu mittels des Laser- oder des Elektronenstrahl-Schweißverfahrens miteinander verbunden werden, unter Ausbildung der Baugruppe 13 gemäß Figur 6. In Figur 7 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Baugruppe 13, bestehend aus einem Achsstummel 20 und einem Bremsflansch 24, dargestellt. Beide Baugruppen 13 gemäß Figur 6 und Figur 7 können zur Herstellung eines Achskörpers 10, beispielsweise entsprechend Figur 1, eingesetzt werden.
In Figur 8 ist ein Achsrohr 22 als Bauteil 12 dargestellt, das ebenfalls ein vorgefertigtes Einzelbauteil für eine Achskörper-Schweißkonstruktion, z. B. entsprechend Figur 1, darstellt. Figur 9 zeigt ein vorgefertigtes Bauteil 12 in Form eines Fahrzeuganbindungselements 26, das gleichfalls in einem Achskörper 10 integriert werden kann unter Einsatz eines der erwähnten Präzisionsschweißverfahren. In Figur 10 ist ein entsprechend hergestellter Achskörper 10 teilweise dargestellt, der mit einem Federträger 27 ausgestattet ist. Dabei ist es für die Anbindung des Federträgers 27 am Achskörper 10 von Bedeutung, dass der Achskörper 10 hinreichend genaue Fertigungstoleranzen erfüllt. Mittels des Laser- und/oder des Elektronenstrahl-Schweißverfahrens lassen sich die diesbezüglich geforderten Fertigungstoleranzen erfüllen.
Figur 11 zeigt eine teilweise dargestellte Baugruppe 13, die Bauteile 12 in Form eines mittleren Achskörperteils 34 und eines seitlichen Achsrohrteils 36 enthält. Dabei ist das seitliche Achsrohrteil 36 mit vier Hülsen 32 versehen. Alle Bauteile sind zur Herstellung der Baugruppe 13 mittels des Laser- bzw. des Elektronenstrahl-Schweißverfahrens miteinander verbunden worden.
Die Figuren 12 bis 14 zeigen unterschiedliche Verfahrensstadien zur Herstellung eines Achskorpers 10 mittels der genannten Verbindungsschweißverfahren. In Figur 12 ist ein mittlerer Achskörperteil 34 dargestellt, wobei diese Baugruppe 13 aus zwei Halbschalen besteht, die miteinander in Längsrichtung schweißverbunden sind (Schweißverbindungen 14) . Figur 13 zeigt ein mittleres Achskörperteil 34 mit zwei seitlichen Achsrohrteilen 36, welche als Baugruppe 13 aus zusammengeschweißten Einzelbauteilen bestehen (Umlauf- und Längsschweißverbindungen 14) . Entsprechend einer nicht dargestellten, alternativen Ausfuhrungsform kann die Baugruppe 13 gemäß Figur 12 auch lediglich aus zwei Halbschalen bestehen, die als vorgefertigte Bauteile miteinander schweißverbunden sind.
Figur 14 zeigt eine weiterhin komplementierte Baugruppe 13 eines Achskörpers 10, an dem zusätzlich zur Ausfuhrungsform gemäß Figur 13 weitere Funktionselemente angeschweißt sind.
Aufgrund der Präzision des eingesetzten Laser- und/oder Elektronenstrahl-Schweißverfahrens ist es möglich, eine an die jeweilige Achskörpergeometrie flexibel angepasste Schweiß- und somit auch Montagefolge vorzusehen, welche besonders fertigungsgünstig ist zur Herstellung eines hinreichend präzisen Achskörpers 10. Insbesondere erlaubt die Verwendung des Laser- und/oder des Elektronenstrahl-Schweißverfahrens ein po- sitions- und lagegenaues Fügen von fertigbearbeiteten Bauteilen sowie eine fertigungsoptimierte Fügestellenauswahl. Aufgrund der möglichen Komplettbearbeitung von Bauteilen eines Achskörpers lassen sich auch bei erhöhter Variantenvielzahl vorteilhafte Modulkonzepte verwirklichen. Dabei kann eine Schnittstelle für Fahrzeuganbindungselemente auch bei hoher Variantenvielfalt einheitlich gestaltet werden. Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren lässt sich sowohl in der Prototypenfertigung als auch in der Großserienfertigung von Achskörpern vorteilhaft einsetzen.

Claims

DaimlerChrysler AG
Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen eines Achskörpers (10) für ein Fahrzeug, wobei mindestens zwei Bauteile (12) des Achs- körpers (10) miteinander schweißverbunden werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die mindestens eine Schweißverbindung (14) mittels eines Laser- und/oder mittels eines Elektronenstrahl- Schweißverfahrens hergestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die schweißzuverbindenden Bauteile (12) des Achskorpers (10) vor Herstellen der Schweißverbindungen (14) wenigstens teilweise fertigbearbeitet sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die schweißzuverbindenden Bauteile (12) des Achskörpers (10) mindestens zwei Achskörperschalen (16, 18) und/ oder ein Achsstummel (20) und/oder ein Achsrohr (22) und/ oder ein Bremsflansch (24) und/oder ein Fahrzeuganbindungselement (26) sind. . Verfahren nach Anspruch 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Achskörperschalen (16, 18) innenhochdruckumgeformt sind.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Achskörper (10) ein Achsbrückengehäuse ist.
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