WO2016087465A1 - Profillängsträger für ein fahrzeugchassis und verfahren zur herstellung eines solchen - Google Patents

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WO2016087465A1
WO2016087465A1 PCT/EP2015/078250 EP2015078250W WO2016087465A1 WO 2016087465 A1 WO2016087465 A1 WO 2016087465A1 EP 2015078250 W EP2015078250 W EP 2015078250W WO 2016087465 A1 WO2016087465 A1 WO 2016087465A1
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WO
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profile
profile longitudinal
longitudinal beam
wall thickness
beam according
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PCT/EP2015/078250
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English (en)
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Inventor
Philipp Orlikowski
Hartmut Pack
Jörg EBERT
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Ebert-Consulting Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B62D21/18—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted characterised by the vehicle type and not provided for in groups B62D21/02 - B62D21/17
    • B62D21/20—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted characterised by the vehicle type and not provided for in groups B62D21/02 - B62D21/17 trailer type, i.e. a frame specifically constructed for use in a non-powered vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B62D21/02—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted comprising longitudinally or transversely arranged frame members

Definitions

  • the invention relates to a vehicle chassis having at least one profile longitudinal beam, which has a longitudinal profile extending in the longitudinal direction of the profile longitudinal member having a longitudinal profile extending in the longitudinal direction of the profile longitudinal beam and a web, wherein at least a portion of the elongated profile a local different wall thickness over the profile cross-section.
  • ladder frames are used in non-self-supporting structures.
  • These ladder frames have a basic structure consisting of simply shaped longitudinal and transverse beams.
  • the supports support the superstructures and the loading surface on which the goods to be transported are standing.
  • they serve for attaching attachments of the vehicle chassis, such as the suspension, suspension, tilting of dump trucks and other elements.
  • profile longitudinal members are used, which extend over the length of the respective vehicle.
  • cross member profiles which are arranged transversely to the vehicle longitudinal direction and are supported on or on the profile longitudinal members.
  • DE 10 2011 105 908 AI discloses a side member with a top flange and a bottom flange and a web provided therebetween, which accordingly forms a U-shaped profile.
  • the web has a wall thickness that is constant in the longitudinal direction, which is smaller than the wall thickness of the upper and lower chords, which also runs constantly in the longitudinal direction.
  • DE 197 24 624 AI discloses a side member with integrally molded connector for directly connecting other elements of the frame structure of the vehicle.
  • DE 196 53 509 A1 discloses a tube-shaped component as a semi-finished product, which can be used as a frame structure of a vehicle body.
  • the shape and wall thickness of the profile rails used depends on the geometric requirements of the installation conditions and the loads occurring. Furthermore, the profile longitudinal member must be designed so that it has a minimum mass.
  • Side members for ladder frames are constructed as one-piece edge profiles or as a welded assembly made of various folded or welded individual parts with different wall thicknesses corresponding to the different stresses over the length of the vehicle.
  • Lead frames for trailers usually consist of the vehicle length of three sections.
  • This area is usually the most heavily used area of the trailer.
  • Methods are known for profiling by means of roll forming or alternative forming processes - WO 002012130962 A1 - to produce a longitudinal beam undivided over the length of the vehicle.
  • a disadvantage of this u.a. in WO 002012130962A1 disclosed construction is that due to the Masserestrictions thin-walled open profiles are used as profile longitudinal beam profiles, which have a high affinity for buckling or buckling due to this thinness. This requires the use of local stiffeners of the webs of the profile longitudinal beams.
  • the wall thickness of the profile longitudinal members over the profile length is not adapted to the local stresses and thus local stiffeners must be applied specifically in the region of the transition in the retracted area and in areas of increased stresses.
  • the local stiffeners are applied by welding or by cold joining techniques and require elaborate pre and post work before and after the actual joining process.
  • the present invention is based on the problem of specifying an improved profile longitudinal member for a vehicle chassis or a vehicle chassis as such.
  • the vehicle chassis according to the invention should be used for heavy or light commercial vehicles and trailer vehicles but also caravan or RV chassis.
  • profile longitudinal beam having the feature of claim 1.
  • the method given by the independent aspect of the invention is defined in claim 15.
  • a profile longitudinal member for producing a lead frame of a vehicle which has different wall thicknesses in the longitudinal direction of the carrier.
  • the corresponding wall thicknesses are preferably after local stress, i. adapted adapted to the particular stress in the longitudinal direction.
  • the profiled longitudinal member can be referred to as U, Z or angle, i. L-shaped profile. Other profile shapes can also be realized.
  • a section through the profile longitudinal member is understood transversely to its longitudinal direction.
  • the profile longitudinal beam may vary in height over its height, i. the profile webs can have different dimensions.
  • recesses may be formed on the profile longitudinal member or connecting element may be formed. It is not excluded that attached to the vehicle frame other components, in particular welded.
  • the chassis preferably comprises two mutually parallel profile longitudinal beams.
  • the profile longitudinal member is produced by rolling.
  • the sheet material of the profile longitudinal support is formed with a different wall thickness.
  • the wall thicknesses at a height are usually identical.
  • the wall thicknesses of the sheet material vary in the longitudinal direction of the carrier, but are constant in a direction transverse thereto over the respective extension direction.
  • Such a configuration is preferably produced by roll profiling. With this roll profiling on the one hand, a work hardening can be achieved, but on the other hand, an adjustment of the thickness, so that the sheet metal material can meet the local strength requirements.
  • the method used in the production of the longitudinal profile carrier is, for example, in
  • Fig. 1 ladder frame (1) for semi-trailer vehicle in plan view
  • FIG. 3 Top view of sheet metal plate with different sheet thicknesses - so-called Tailor Roiled Blank TRB in 10 sections of different wall thickness
  • FIG. 4 side view of the sheet metal blank according to FIG. 3 with areas of increased wall thickness (4, 5, 6) shown elevated in the side view
  • FIG. 5 shows a perspective view of the profile longitudinal carrier according to the invention with FIG. 10
  • Sections of different wall thickness with different web height (HS, HS1, HS2)
  • FIG. 7 Perspective detail of profile longitudinal beam of FIG. 6 as a U-profile
  • Sheet metal plate according to FIG. 2 with typical wall thickness profile and recesses (9, 105, 106) and flange elements (10)
  • Fig. 8 detail of the design of a recess (9) with an issued by forming flange (10) and holes (11) for receiving fasteners.
  • the object of the invention is achieved by using a circuit board (100) as semi-finished semi-finished material, which has a length corresponding to the vehicle or profile longitudinal length (200) and preferably with ten different Wa nd registern (110, 111, 112, 113, 114, 115, 116 , 117, 118, 119).
  • the width of the board (300) corresponds with a small Randbe555zuschlag if necessary, the Abrollin the largest profile cross-section (3) in the range (21) and the sum of the length of Untergurtbreite (41) of the web height (HS2) and Obergurtbreite (51).
  • the blank (100) is converted in a forming process preferably by roll profiling or edges to a profile longitudinal beam (2) such that a one-piece profile longitudinal beam with preferably two areas (21, 20) with a constant profile height (HSl and HS2) and an area (22). with continuously variable profile height (HS) is formed.
  • the profile cross section preferably corresponds to a U, Z or L profile.
  • a carrier with preferably for semi-trailer vehicles over the profile longitudinal length (200) ten different wall thicknesses, corresponding to the above the length varying stresses formed.
  • the lowest wall thickness preferably 4mm to 5mm is used.
  • the stresses increase and the wall thicknesses are increased from preferably 4 mm to 5 mm, preferably 6 mm to 8 mm in the area of the kingpin.
  • a transition region (112) with the technologically maximum wall thickness change gradient to the maximum wall thickness of 8 mm to 10 mm, which is maintained throughout the gooseneck or transition region (22) or over the profile length (113).
  • the wall thickness in the area (114) is reduced to a wall thickness of preferably 4.5 to 5.5 mm in the area (115).
  • the wall thickness is increased to the wall thickness required for connecting the landing gear of preferably 6mm to 8mm.
  • the wall thickness is continuously reduced again to the rear area (119) of the vehicle only more necessary preferably 4 mm to 6mm wall thickness.
  • the board (100) can be trimmed prior to forming or the profile longitudinal beam (400) after forming so that the Untergurtbreite (41) and Obergurtbreite (51) over the length of the profile longitudinal beam are constant and the width (41) of the lower flange in Region (21) and the width of the upper flange in the range (20) or (21) correspond.
  • the blank (100) or the profile longitudinal member (400) is not trimmed at the edge before or after forming, so that in the restricted profile height of the profile longitudinal member (20) a wider lower flange (30) with a width (43) formed in the region of the gooseneck (22) with a continuously variable width (42) on the width (41) of the lower flange (31) in the region of the largest profile cross-section (21) constricted.
  • openings (9) are embossed or cut in the profile longitudinal beams, which allow a passage of structural elements such as cross members.
  • the material of the opening is not completely removed, but changed over or reshaped, which forms a flange (10) for attachment, for example, of cross members of the web of the profile longitudinal beam (400).
  • flange (10) are preferably impressed with the forming process holes (11) for the passage of fasteners.
  • the flange (10) is preferably stiffened in the vehicle longitudinal direction by a fold (13), which is preferably also formed from the material of the profile opening.
  • the board is preferably made of a steel or aluminum material.
  • the steels used are preferably structural steels or fine grain steels of the grades S315, S355, S600 or higher strength and QSte 420, QSte 460, QSte 480.
  • the aluminum material used is preferably alloys of the family 5000, 6000 and 3000.
  • a Tailor Rolled Blank with over the length of the profile variable wall thickness as a starting material for a forming process to form a profile longitudinal, succeeds the material feedstock and the precast mass of profile longitudinal beams by the stresses and geometric requirements adapted course of the wall thickness significantly to reduce.
  • An advantage of the construction disclosed here is an increased Beulsteifmaschine compared to the thin walls due to the Masserestriction, open U, Z, L-profiles, which are used as profile longitudinal beam profiles, by their shape and additionally by this thinness a high affinity for buckling or Have buckling.
  • the buckling stiffness of the webs (500) is significantly increased, since it increases with the third power of the wall thickness.
  • the quality of the profiled longitudinal carrier according to the invention is significantly increased in comparison to conventional profile longitudinal beams or novel disclosed profile longitudinal beams, since no heat distortion occurs in comparison to the former, and as compared to former and second-mentioned twists due to the buckling or bulging of the profile profile profile are significantly reduced. Due to the automatic production without manual processes, reproducibly small tolerances can be maintained, which positively influence all subsequent assembly processes, since fitting work is eliminated.
  • Transition region former longitudinal section 20 to second longitudinal section 21 gooseneck

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugchassis mit wenigstens einem Profillangträger (400), der durch einen Umformprozess aus einer Blechplatine oder einem Coil hergestellt wird, und der einen sich in Längsrichtung des Profillangträgers erstreckendes Längsprofil und einen Steg unterschiedlicher Höhe (HS, HS1, HS2) aufweist, wobei mindestens an einem Teilstück (110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119) des Langprofils eine lokale unterschiedliche Wandstärke über den Profilquerschnitt vorliegt.

Description

Profillängsträger für ein Fahrzeugchassis und Verfahren zur Herstellung eines solchen
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugchassis mit wenigstens einem Profillängsträger, der einen sich in Längsrichtung des Profillängsträgers erstreckendes Längsprofil, der einen sich in Längsrichtung des Profillängsträgers erstreckendes Längsprofil und einen Steg aufweist, wobei mindestens an einem Teilstück des Langprofils eine lokale unterschiedliche Wandstärke über den Profilquerschnitt vorliegt.
Im Fahrzeugbau werden bei nichtselbsttragenden Aufbauten sogenannte Leiterrahmen eingesetzt. Diese Leiterrahmen weisen eine Grundstruktur auf, die aus einfach geformten Längs- und Querträgern bestehen. Die Träger stützen einerseits die Aufbauten und die Ladefläche ab, auf der das zu transportierende Gut steht. Andererseits dienen sie zum Befestigen von Anbauteilen des Fahrzeugchassis, wie die Radaufhängung, Federung, Kippeinrichtung von Kipperfahrzeugen und anderen Elementen.
Für Auflieger für Sattelzüge oder konventionelle Anhänger und Fahrzeugrahmen von angetriebenen Nutzfahrzeugen kommen üblicherweise Profillängsträger zum Einsatz, die sich über die Länge des jeweiligen Fahrzeugs erstrecken.
Die über die Breite des Fahrzeugs auftretenden Lasten werden dagegen in der Regel durch Querträgerprofile aufgenommen, die quer zur Fahrzeuglängsrichtung angeordnet sind und sich auf oder an den Profillängsträgern abstützen.
Aus der DE 10 2011 104 483 AI ist ein Rahmenlängsträgeraufbau für ein Fahrgestellt eines Nutzfahrzeuges bekannt, der ein sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Rahmenlängsträgers erstreckendes Basisprofil mit einem plattenförmigen und im Querschnitt betrachtet zwischen gegenüberliegenden Rahmenlängsträgerbereichen erstreckenden Mittelsteg aufweist. Dieser Mittelsteg läuft in Basisprofil- Längserstreckungsrichtung gesehen im Wesentlichen gradlinig. An diesem Mittelsteg sind separate Ergänzungsprofile mit einer flächigen Anlagenverbindung angebunden. Es sind in Erstreckungsrichtung des Mittelsteges mehrere Ergänzungsprofile im Wesentlichen über die gesamte Länge des Rahmenlängsträgers angebunden, so dass in Längsträger- Erstreckungsrichtung wenigstens zwei Rahmenlängsträgerbereiche mit einem unterschiedlichen Rahmenlängsträger-Profilquerschnitt ausgebildet sind. Aus der DE 10 2004 053 258 AI ist ein Längsträger für eine Fahrzeugkarosserie bekannt, der durch Warmumformen in einem Werkzeug mit unterschiedlichen Materialstärken hergestellt ist, um einen federartigen Stahl zu erzeugen, der bestmöglich an die Crashanforderungen des Fahrzeugs angepasst ist.
Die DE 10 2011 105 908 AI offenbart einen Längsträger mit einem Obergurt und einem Untergurt und einen dazwischen vorgesehenen Steg, der dementsprechend ein U-förmiges Profil ausbildet. Der Steg hat dabei eine in Längsrichtung konstante Wandstärke, die geringer ist als die in Längsrichtung ebenfalls konstant durchlaufende Wandstärke von Ober- und Untergurt.
Die DE 10 2012 005 857 AI offenbart einen Achsträger für ein Fahrzeug.
Die DE 197 24 624 AI offenbart ein Längsträgerelement mit integral ausgeformten Anschluss zum direkten Verbinden weiterer Elemente der Rahmenstruktur des Fahrzeugs.
Die DE 196 53 509 AI offenbart schließlich ein rohrförmig geschlossenes Bauteil als Halbzeug, welches als Rahmenstruktur einer Fahrzeugkarosserie zum Einsatz kommen kann.
Die Form und Wandstärke der eingesetzten Profillängsträger richtet sich nach geometrischen Erfordernissen aus den Einbaubedingungen und den auftretenden Belastungen. Ferner muss der Profillängsträger so gestaltet sein, dass er eine minimale Masse aufweist.
Längsträger für Leiterrahmen werden als einstückige Kantprofile bzw. als Schweißbaugruppe aus verschiedenen gekanteten bzw. verschweißten Einzelteilen mit unterschiedlichen Wandstärken entsprechend der über die Länge des Fahrzeuges unterschiedlichen Beanspruchungen aufgebaut.
Leiterrahmen für Anhängefahrzeuge bestehen in der Regel über die Fahrzeuglänge aus drei Abschnitten. Dem Bereich im Schwenkbereich der Vorderachse bzw. der Sattelzugmaschine, der funktionsbedingt nur eine geringe Profilhöhe des Profillängsträgers erlaubt, einem Bereich, in dem keine Störkonturen berücksichtigt werden und der eine der höchsten Beanspruchung angepasste Profilhöhe aufweist und einem sogenannten Schwanenhals- oder Übergangsbereich, in dem der Übergang von der geringen Profilhöhe zur großen Profilhöhe formgebend ist. Dieser Bereich ist in der Regel der höchstbeanspruchte Bereich des Anhängefahrzeuges. Es sind Verfahren bekannt durch profilieren mittels Rollformen oder alternativer Umformverfahren - WO 002012130962A1- einen über die Länge des Fahrzeuges ungeteilten Längsträger herzustellen.
Nachteilig an dieser u.a. in der WO 002012130962A1 offenbarten Bauweise ist, dass aufgrund der Masserestriktionen dünnwandige offene Profile als Profillängsträgerprofile eingesetzt werden, die durch diese Dünnwandigkeit eine hohe Affinität zum Beulen bzw. Ausknicken aufweisen. Dies erfordert den Einsatz lokaler Aussteifungen der Stege der Profillängsträger.
Ferner ist nachteilig, dass die Wandstärke der Profillängsträger über die Profillänge nicht den lokalen Beanspruchungen angepasst ist und somit lokale Aussteifungen speziell im Bereich des Übergangs in den eingezogenen Bereich und in Bereichen erhöhter Beanspruchungen appliziert werden müssen.
Diese lokalen Aussteifungen werden durch Schweißen oder durch Kaltfügetechniken appliziert. Die zusätzliche Kerbwirkung hervorgerufen durch metallurgische Kerben durch beispielsweise Schweißprozesse, um die Steifen aufzubringen oder durch den Wandstärkensprung, führt zu einer Spannungserhöhung. Diese Spannungserhöhung hat eine lokal geminderte Lebensdauer speziell unter dynamischen pulsierenden Beanspruchungen zur Folge.
Ferner ist durch die Notwendigkeit einer gleichbleibenden Wandstärke über die Profillänge kein Gewichtsoptimum erzielbar, da die technologisch bzw. beanspruchungsgetriebene geringste Wandstärke in weiten Bereichen des Profillängsträgers unter Beanspruchungsgesichtspunkten nicht erforderlich ist, und somit die Einsatzmasse und die Materialeinsatzkosten nicht optimal sind.
Die lokalen Aussteifungen werden durch Schweißen oder durch Kaltfügetechniken appliziert und erfordern aufwändige Vor- und Nacharbeit vor und nach dem eigentlichen Fügevorgang.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen verbesserten Profillängsträger für ein Fahrzeugchassis bzw. ein Fahrzeugchassis als solches anzugeben. Das erfindungsgemäße Fahrzeugchassis soll für schwere bzw. leichte Nutzfahrzeuge und Anhängerfahrzeuge aber auch Wohnwagen oder Wohnmobilchassis zum Einsatz kommen. Zur Lösung dieses Problems wird mit der vorliegenden Erfindung Profillängsträger mit dem Merkmal von Anspruch 1 angegeben. Das mit dem nebengeordneten Aspekt der Erfindung angegebene Verfahren ist in Anspruch 15 definiert.
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Profillängsträger zur Herstellung eines Leiterrahmens eines Fahrzeuges angegeben, der in Längsrichtung des Trägers unterschiedliche Wandstärken aufweist. Die entsprechenden Wandstärken sind bevorzugt nach der lokalen Beanspruchung, d.h. nach der jeweiligen Beanspruchung in Längsrichtung angepasst ausgebildet. Der Profi längsträger kann als U-, Z- oder Winkel-, d.h. L-Profil ausgebildet sein. Andere Profilformen können ebenfalls verwirklicht werden. Als Profil in diesem Sinne wird ein Schnitt durch den Profillängsträger quer zu seiner Längserstreckungsrichtung verstanden. Der Profillängsträger kann in seinen Abmessungen über die Höhe variieren, d.h. die Profilstege können unterschiedliche Abmessungen aufweisen. Auch können an dem Profillängsträger Aussparungen ausgebildet bzw. Anschlusselement angeformt sein. Es ist nicht ausgeschlossen, dass an dem Fahrzeugrahmen weitere Bauteile angebracht, insbesondere angeschweißt sind. Das Chassis umfasst dabei vorzugsweise zwei sich parallel zueinander erstreckende Profillängsträger.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Profillängsträger durch Walzen hergestellt. Im Rahmen des Walzens wird das Blechmaterial des Profillängsträgers mit einer unterschiedlichen Wandstärke ausgeformt. In Längsrichtung des Blechmaterials ergeben sich dementsprechend unterschiedliche Wandstärken. In Querrichtung sind die Wandstärken auf einer Höhe üblicherweise identisch. Mit anderen Worten variieren die Wandstärken des Blechmaterials in Längsrichtung des Trägers, sind aber in einer Richtung quer hierzu jeweils über die entsprechende Erstreckungsrichtung konstant. Eine solche Ausgestaltung wird bevorzugt durch das Rollprofilieren erzeugt. Mit diesem Rollprofilieren kann einerseits eine Kaltverfestigung erreicht werden, andererseits aber auch eine Anpassung der Dicke, so dass das Blechmaterial den lokalen Festigkeitsanforderungen genügen kann.
Das bei der Herstellung des Längsprofilträgers zur Anwendung kommende Verfahren ist beispielsweise in
http://www.mubea.com/uploads/media/Broschuere Mubea TRB Industrie.pdf beschrieben. Durch unterschiedliches und gesteuertes Zustellen der Profilwalzen beim Walzprozess können Blechhalbzeuge mit unterschiedlichen Wandstärken über die Länge eines auszurollenden Coils mit sehr steilen Übergangsgradienten zwischen den Wandstärken erzeugt werden - http://www.umformtechnik.net/profilieren-m it-variablen- querschnitten_28649_de/. Dieses Material wird TRB oder Tailor Roiled Blank genannt. Diese Blechhalbzeuge werden vorzugsweise für Profile mit konstantem Querschnitt über die Länge aber unterschiedlicher über die Länge variierende Beanspruchungen eingesetzt. Bekannt sind Anwendungen als Dachquerträger zum Stützen der Dachlast von Planenaufbauten von Nutzfahrzeugen
Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Erzeugnisses sind in den Ansprüchen 2 bis 14 definiert. Bevorzugte Weiterbildungen des erfindu ngsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 16 bis 26 angegeben .
M it der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Profillängsträger bei geringen Herstellungskosten und geringen Schnittverlusten des Ausgangsmaterials herzustellen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung . In dieser zeigen jeweils schematisch :
Fig. 1 Leiterrahmen ( 1) für Sattelaufliegerfahrzeug in Draufsicht
Fig. 2 Seitenansicht Profillängsträger (2)
Fig. 3 Draufsicht auf Blechplatine mit unterschiedlichen Blechstärken - sogenanntes Tailor Roiled Blank TRB in 10 Abschnitten unterschiedlicher Wandstärke
Fig. 4 Seitenansicht Blechplatine nach Fig . 3 mit in der Seitenansicht überhöht dargestellten Bereichen erhöhter Wandstärke (4, 5, 6)
Fig 5 Perspektivansicht des erfindungsgemäßen Profillängsträgers mit 10
Abschnitten unterschiedlicher Wandstärke mit unterschiedlicher Steghöhe (HS, HS1, HS2)
Fig 6 Profillä ngsträger in Perspektivansicht mit ausgestelltem Untergurt (30) im Bereich der Fahrzeugauflage auf einer Sattelzugmaschine und Ausschnitten und Flanschelementen (10) zur Aufnahme von Querelementen
Fig. 7 Perspektivisches Detail aus Profillängsträger nach Fig. 6 als U-Profil aus
Blechplatine nach Fig. 2 mit typischem Wandstärkenverlauf und Aussparungen (9, 105, 106) und Flanschelementen ( 10)
Fig. 8 Detail der Gestaltung einer Aussparung (9) mit einem durch Umformen ausgestellten Flansch ( 10) und Löchern ( 11) zur Aufnahme von Befestigungselementen.
Fig. 9 Fahrzeuglängsträger mit mittels vorzugsweise durch Clinchtechnik (K) kaltgefügter lokaler Versteifung ( 101) im Bereich des Schwanenhalses (7)
Fig. 10 Profillängsträger mit im Bereich verminderter Profilhöhe auf die
Gurtbreite (43) verbreitertem Untergurt (30)
Fig. 11 Schnitt A - A des Profillängsträgers (400) mit durch Kaltfügetechnik (K) appliziertem Versteifungsblech ( 101)
Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch Einsatz einer Platine (100) als Vormaterialhalbzeug, die eine Länge entsprechend der Fahrzeug- bzw. Profillängsträgerlänge (200) aufweist und vorzugsweise mit zehn unterschiedlichen Wa ndstärken ( 110, 111, 112, 113, 114, 115 , 116 , 117 , 118 , 119) ausgewalzt wurde. Die Breite der Platine (300) entspricht mit geringem Randbeschnittzuschlag falls erforderlich der Abrolllänge des größten Profilquerschnitts (3) im Bereich (21) und der Summe der Länge der Untergurtbreite (41) der Steghöhe (HS2) und der Obergurtbreite (51) . Die Platine ( 100) wird in einem Umformprozess vorzugsweise durch Rollprofilieren oder Kanten zu einem Profillängsträger (2) derart umgeformt, das ein einstückiger Profillängsträger mit vorzugsweise zwei Bereichen (21, 20) mit konstanter Profilhöhe (HSl und HS2) und ein Bereich (22) mit kontinuierlich veränderlicher Profilhöhe (HS) ausgeformt wird. Der Profilquerschnitt entspricht vorzugsweise einem U-, Z- oder L-Profil.
Nach dem Umformen ist ein Träger mit vorzugsweise für Sattelaufliegerfahrzeuge über die Profillängsträgerlänge (200) zehn unterschiedlichen Wandstärken, entsprechend den über die Länge variierenden Beanspruchungen ausgeformt. Im Bereich (110) zwischen Stirnwand des Fahrzeugs und Sattelplatte liegen geringe Beanspruchungen vor, hier wird die geringste Wandstärke von vorzugsweise 4mm bis 5mm eingesetzt. Im Bereich der Sattelplatte (111) erhöhen sich die Beanspruchungen und es werden von vorzugsweise 4mm bis 5mm die Wandstärken erhöht auf vorzugsweise 6mm bis 8mm im Bereich des Königszapfens. Es folgt ein Übergangsbereich (112) mit dem technologisch maximalen Wandstärkenänderungsgradienten auf die maximale Wandstärke von 8mm bis 10mm, der im gesamten Schwanenhals- bzw. Übergangsbereich (22) bzw. über die Profillänge (113) beibehalten wird. Zwischen Fahrwerkbereich (8) und Übergangsbereich (7) wird die Wandstärke im Bereich (114) auf eine Wandstärke von vorzugsweise 4,5 bis 5,5 mm im Bereich (115) reduziert. Im Bereich (116) wird die Wandstärke erhöht auf die zum Anschluss des Fahrwerkes notwendige Wandstärke von vorzugsweise 6mm bis 8mm. Im Bereich (118) wird die Wandstärke wieder kontinuierlich reduziert auf die im Heckbereich (119) des Fahrzeuges nur mehr notwendigen vorzugsweise 4 mm bis 6mm Wandstärke.
Die Platine (100) kann vor dem Umformen bzw. der Profillängsträger (400) nach dem Umformen so beschnitten sein, das die Untergurtbreite (41) und Obergurtbreite (51) über die Länge des Profillängsträgers konstant sind und der Breite (41) des Untergurtes im Bereich (21) und der Breite des Obergurtes im Bereich (20) oder (21) entsprechen.
Vorzugsweise wird die Platine (100) bzw. der Profillängsträger (400) vor bzw. nach dem Umformen nicht am Rand beschnitten, so dass sich im Bereich der eingeschränkten Profilhöhe des Profillängsträgers (20) ein breiterer Untergurt (30) mit einer Breite (43) ausbildet, der sich im Bereich des Schwanenhalses (22) mit einer kontinuierlich veränderlichen Breite (42) auf die Breite (41) des Untergurtes (31) im Bereich des größten Profilquerschnitts (21) einschnürt.
Vor, mit oder nach dem Umformvorgang des Profillängsträgers (400) werden Öffnungen (9) in den Profillängsträger geprägt bzw. geschnitten, die ein Durchstecken von Strukturelementen wie beispielsweise Querträgern ermöglichen. Vorzugsweise wird das Material der Öffnung nicht vollständig entfernt, sondern derart umgestellt bzw. umgeformt, das sich ein Flansch (10) zur Befestigung beispielsweise von Querträgern aus dem Steg des Profillängsträgers (400) ausformt. In diesen Flansch (10) werden vorzugsweise mit dem Umformvorgang Löcher (11) zum Durchstecken von Verbindungselementen eingeprägt. Der Flansch (10) wird vorzugsweise durch eine Abkantung (13), die vorzugsweise auch aus dem Material der Profilöffnung gebildet ist, in Fahrzeuglängsrichtung ausgesteift.
Vorzugsweise werden weitere Befestigungslöcher (112) oder -elemente wie Gewindeeinsätze während oder nach dem Umformvorgang in den Profillängsträger (400) eingebracht.
Für besonders hochbeanspruchte Bereiche oder zur Herstellung von Sonderfahrzeugen werden lokale Aussteifungen aus Blechplatinen (101) im Bereich der Profillängsträgerflansche (30, 31, 32, 33, 34, 35) vorgeschlagen, die vorzugsweise innerhalb des Profillängsträgerprofils (400) durch vorzugsweise Kaltfügetechniken wie Durchsetzfügen (K) oder Schraubtechnik am Profillängsträger (400) fixiert sind. Durch eine Anordnung der Aussteifung (101) im Inneren des Profillängsträgers verbleibt eine ebene Oberfläche des Profillängsträgers (400) zur Auflage von beispielsweise Bodenplatten oder zum Aufsetzen von Kastenaufbauten.
Im Querschnittsbereich von Durchbrüchen (9, 105, 106) durch vorzugsweise den Steg (500) des Profillängsträgers (400) können lokale Wandstärkenerhöhungen (120, 121, 122) über den Profilquerschnitte vorgesehen werden, um die auftretenden lokalen Randspannungen am Rand der Öffnungen zu reduzieren.
Die Platine besteht vorzugsweise aus einem Stahl oder Aluminiummaterial. Als Stähle kommen vorzugsweise Baustähle bzw. Feinkornbaustähle der Güten S315, S355, S600 oder höherfest und QSte 420, QSte 460, QSte 480 zum Einsatz. Als Aluminiumwerkstoff werden vorzugsweise Legierungen aus der Familie 5000, 6000 und 3000 eingesetzt.
Durch die erfindungsgemäß beanspruchte Lösung ein Tailor Rolled Blank mit über die Länge des Profils veränderlicher Wandstärke als Vormaterial für einen Umformvorgang zur Ausbildung eines Profillängsträgers einzusetzen, gelingt es die Materialeinsatzmasse und die Fertigteilmasse von Profillängsträgern durch einen den Beanspruchungen und geometrischen Erfordernissen angepassten Verlauf der Wandstärke deutlich zu reduzieren.
Vorteilhaft an der hier offenbarten Bauweise ist eine erhöhte Beulsteifigkeit im Vergleich zu den aufgrund der Masserestriktionen dünnwandigen, offenen U, Z, L-Profilen, die als Profillängsträgerprofile eingesetzt werden, die durch ihre Gestalt und zusätzlich durch diese Dünnwandigkeit eine hohe Affinität zum Beulen bzw. Ausknicken aufweisen. Durch das Einbringen lokaler Wanddickenerhöhungen (4, 5, 6) gemäß des hier beanspruchten erfinderischen Gedankens über den gesamten Profilquerschnitt (3) des Profillängsträgers (400) wird die Beulsteifigkeit speziell der Stege (500) signifikant erhöht, da sie mit der dritten Potenz der Wandstärke anwächst.
Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Profillängsträgers werden die Herste II kosten signifikant reduziert, da keine Nacharbeit zum Aufbringen von Steifen beispielsweise im Fahrwerkbereich (8) und keine Richtarbeiten aufgrund thermischer Verzüge aufgrund von Schweißarbeiten entstehen.
Die Qualität des erfindungsgemäßen Profillängsträgers ist signifikant gesteigert im Vergleich zu Herkömmlichen Profillängsträgern bzw. neuartigen offenbarten Profillängsträgern, da im Vergleich zu ersteren keine Wärmeverzug auftritt, und da im Vergleich zu ersteren und zweitgenannten Verwindungen aufgrund des Ausknickens bzw. Beulens des Profillängsträgerprofils deutlich reduziert sind. Aufgrund der automatischen Fertigung ohne manuelle Prozesse, können reproduzierbar geringe Toleranzen eingehalten werden, die alle nachfolgenden Montageprozesse positiv beeinflussen, da Anpassarbeiten entfallen.
Bezugszeichenliste
Fahrzeugleiterrahmen mit Längsträger
Fahrzeuglängsträger
Profilquerschnitt U-Profil
Wandstärke - Ausgangsmaterial
Wandstärke - Übergangsbereich
Wandstärke - minimal
Übergangsbereich erstere Längenabschnitt 20 zu zweiter Längenabschnitt 21 Schwanenhals
Fahrwerkabschnitt
Querträgeraussparung
Ausgestelltes Blech Querträgeranschluss
Bohrung zur Befestigung Querträger
Rand Querträgeraussparung
Einformung Querträgeranschlussblech
Erster Längenabschnitt des Fahrzeuglängsträgers 2 - Bereich Aufnahme Zugfahrzeug
Zweiter Längenabschnitt des Fahrzeuglängsträgers 2
Längenabschnitt Übergangsbereich 7
Höhe des Steges 11 im Übergangsbereich 7
Höhe des Steges 11 im Bereich des ersten Längenabschnitts 20
Höhe des Steges 11 im Bereich des zweiten Längenabschnitts 21
Untergurt des Profillängsträgers im Bereich 20
Untergurt des Profillängsträgers im Bereich 21
Untergurt des Profillängsträgers im Bereich 22
Obergurt des Profillängsträgers im Bereich 20
Obergurt des Profillängsträgers im Bereich 21
Obergurt des Profillängsträgers im Bereich 22
Breite des Untergurtes 31 im Bereich 21
Breite des Untergurtes 32 im Bereich 22
Breite des Untergurtes 30 im Bereich 20
Platine mit unterschiedlichen Wandstärken
Breite des Obergurtes 34 im Bereich 21
Breite des Obergurtes 35 im Bereich 22
Breite des Obergurtes 33 im Bereich 20
Länge Profillängsträger
Breite Coil bzw. Platine Ausgangsmaterial
Profillängsträger Steg des Profillängsträgers 400
Versteifungsblech
Clinchpunkt zur Befestigung Versteifungsblech 101
Profilöffnung in Profillängsträger 400
Loch in Profillängsträger 400
Profillängsträgerabschnitt zwischen Stirnwand und Sattelplatte
Profillängsträgerabschnitt im Bereich Sattelplatte
Profillängsträgerabschnitt im Übergangsbereich zu Schwanenhalsbereich 7 Profillängsträgerabschnitt im Schwanenhalsbereich 7
Profillängsträgerabschnitt im Übergangsbereich Schwanenhalsbereich 7 zu Zwischenbereich zwischen Schwanenhals und Fahrwerkbereich 8
Profillängsträgerabschnitt im Zwischenbereich zwischen Schwanenhals und Fahrwerkbereich 8
Profillängsträgerabschnitt im Übergangsbereich zwischen Zwischenbereich zwischen Schwanenhals 7 und Fahrwerkbereich 8
Profillängsträgerabschnitt im Fahrwerkbereich 8
Profillängsträgerabschnitt im Zwischenbereich zwischen Fahrwerkbereich 8 und Heckbereich
Profillängsträgerabschnitt im Heckbereich
Profilwandstärke im Bereich Öffnung 105
Profilwandstärke im Bereich Öffnung 9
Profilwandstärke im Bereich Öffnung 106

Claims

Patentansprüche
1. Profillängsträger (2, 400) für ein Fahrzeugchassis mit einem im Querschnitt U-, Z-, L- Profil, dadurch gekennzeichnet, dass der Profillängsträger (2, 400) durch Umformen eines Blechmaterials, das in Längsrichtung des Profillängsträgers (2, 400) über den Querschnitt unterschiedlicher Wandstärke (4, 5, 6) hat, hergestellt ist.
2. Profillängsträger nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Profillängsträger (2, 400) einen sich vertikal erstreckenden Steg mit variierender Steghöhe (500, HS, HS1 , HS2) hat.
3. Profillängsträger nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugchassis das Chassis eines Anhängefahrzeuges ist.
4. Profillängsträger nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Profillängsträger einstückig ist.
5. Profillängsträger nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Profillängsträger (400) einstückig ist und mit lokalen aufgeschweißten oder kaltgefügten (K) Versteifungen (101 ) versehen ist.
6. Profillängsträger nach einem der vorherigen Ansprüche, soweit von Anspruch 3 abhängig, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich (1 10, 1 1 1 , 1 12) der niedrigen Profilsteghöhe (HS1 ) und des Schwanenhalses (7, 1 13) ein Flansch mit der Breite (43) eines Untergurtes (30) des Profillängsträgers (400), die der Breite der Ausgangsplatine (300) abzüglich der Steghöhe (HS, HS1 ) abzüglich der Gurtbreite (51 , 52) entspricht, vorgesehen ist.
7. Profillängsträger nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Profillängsträger Öffnungen (9, 105, 106) eingebracht sind.
8. Profillängsträger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (9, 105, 106) an ihren Rändern (12) ausgestellte Krägen aufweisen.
9. Profillängsträger nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass Anschlusselemente (10) durch Ausstellen des Lochausschnittmaterials (9) aus der Platine (100) ausgebildet sind.
10. Profillängsträger nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärken des Ausgangsmaterials (100) bevorzugt t = 10 mm bis t = 4 mm sind.
1 1. Profillängsträger nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Ausgangsmaterials (100) vor dem Walzenprofilieren bevorzugt t = 10 mm bis 8 mm beträgt.
12. Profillängsträger nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Ausgangsmaterials (100) vor dem Walzenprofilieren bevorzugt t = 8 mm bis 6 mm beträgt.
13. Profillängsträger nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Ausgangsmaterials (100) vor dem Walzenprofilieren bevorzugt t = 5 mm bis t = 2,5 mm beträgt.
14. Profillängsträger nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise zehn Abschnitte (1 10, 11 1 , 112, 1 13, 1 14, 1 15, 1 16, 1 17, 1 18 , 119) mit unterschiedlicher Wandstärke ausgebildet sind und dass das Ausgangsmaterial (100) vor dem Walzenprofilieren bevorzugt t = 10 bis t = 8 mm stark ist
15. Verfahren zur Herstellung eines Profillängsträgers für ein Fahrzeugchassis, bei dem ein Blechmaterial durch Walzen hergestellt wird, das eine durch Walzen eingestellte, in Längsrichtung des Profilträgers variierende Wandstärke ausgebildet und welches zur Ausformung des Profillängsträgers zu einem U-, Z- oder L-förmigem Profil umgeformt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Längsträgerprofil mittels Rollprofilieren erzeugt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Längsträgerprofil durch ein Rollprofilierverfahren hergestellt wird, das eine Höhenanpassung des Profilquerschnitts ermöglicht.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Längsträgerprofil durch ein Kantverfahren bzw. Umformverfahren hergestellt wird, dass eine Höhenanpassung des Profilquerschnitts ermöglicht.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flansch des Obergurtes (33) des Profillängsträgers durch Umformen aus einer Platine ohne Materialverschnitt ausgebildet wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass dein Flansch des Untergurtes (30) des Profillängsträgers durch Umformen aus einer Platine ohne Materialverschnitt ausgebildet wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Profillängsträger durch Tiefziehen umgeformt wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärken des Ausgangsmaterials (100) bevorzugt t = 10 mm bis t = 4 mm sind.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Ausgangsmaterials (100) vor dem Walzenprofilieren bevorzugt t = 10 mm bis 8 mm beträgt.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Ausgangsmaterials (100) vor dem Walzenprofilieren bevorzugt t = 8 mm bis 6 mm beträgt.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Ausgangsmaterials (100) vor dem Walzenprofilieren bevorzugt t = 5 mm bis t = 2,5 mm beträgt.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechhalbzeug (100) mittels eines über die Länge des Profils mit unterschiedlicher Walzenöffnungsweite durchgeführtem Profilwalzprozess hergestellt wird.
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