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Dokumentenidentifikation DE69603805T2 16.12.1999
EP-Veröffentlichungsnummer 0755846
Titel Rohrförmige Verbundlenkerachse für Kraftfahrzeuge
Anmelder Vallourec Composants Automobiles Vitry, Vitry le Francois, FR
Erfinder Valin, Daniel, 51300 Saint-Amand-sur-Fion, FR;
Deletombe, Philippe, 51000 Chalon-sur-Marne, FR
Vertreter Beetz und Kollegen, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69603805
Vertragsstaaten AT, BE, DE, ES, FR, GB, IT, LU, NL, SE
Sprache des Dokument Fr
EP-Anmeldetag 25.07.1996
EP-Aktenzeichen 964202535
EP-Offenlegungsdatum 29.01.1997
EP date of grant 18.08.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.12.1999
IPC-Hauptklasse B62D 21/11
IPC-Nebenklasse B60G 7/02   B21D 26/02   B21D 53/88   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine metallische Halterung für Kraftfahrzeuge und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Halterung.

Unter Kraftfahrzeug wird jedes motorisierte Fahrzeug mit vier Rädern verstanden, insbesondere Nutzfahrzeuge oder Personenwagen.

In der vorliegenden Beschreibung und im vorliegenden Patent versteht man unter Halterung ein im allgemeinen metallisches Strukturbauteil für ein Kraftfahrzeug, das die direkte oder indirekte Verbindung zwischen dem Wagenkasten einerseits und entweder den Vorderrädern oder der Hinterachse dieses Fahrzeugs andererseits gewährleistet. Eine solche Halterung besitzt eine zentrale Zone, die von einem Profil gebildet wird, das eine ausreichende Quersteifigkeit aufweisen muß, um die von der Bewegung der Räder erzeugten Biegebeanspruchungen aushalten zu können, zentrale Zone, an der an jedem Ende zwei Profilarme befestigt sind, die direkt oder indirekt auf jeder Seite dieser zentralen Zone die Verbindung mit dem Wagenkasten und die Verbindung mit einer Vorderrad-Dreieckshalterung oder der Hinterachse gewährleisten.

Unter einer Vorderrad-Dreieckshalterung wird im vorliegenden Patent das üblicherweise Dreieckshalterung genannte Bauteil oder ein beliebiges Bauteil verstanden, das die gleiche Funktion hat wie eine Dreieckshalterung.

Die vordere Halterung eines Kraftfahrzeugs besitzt somit im allgemeinen an jedem der beiden Enden der zentralen Zone Mittel zur Verbindung mit dem Wagenkasten und Mittel zur Verbindung mit einer Vorderrad-Dreieckshalterung. Sie besitzt außerdem allgemein Aufhängemittel für eine mit dem Motor verbundene Gegendrehmoment-Zahnstange, für eine Wanksteifig keitsstange und für die Lenksäule des Fahrzeugs. Eine solche vordere Halterung muß also eine ausreichende Festigkeit aufweisen, um die von der Bewegung der Räder erzeugten Biegekräfte, das Hochfahren des Motordrehmoments und die Kräfte auszuhalten, die von der Wanksteifigkeitstange und der Lenksäule kommen. Eine weitere Aufgabe dieser Halterung ist es, für den Komfort der Passagiere des Fahrzeugs eine Dämpfung und eine Filterung der Gesamtheit dieser Kräfte und der daraus entstehenden Vibrationen und Geräusche zu gewährleisten.

Die hintere Halterung eines Kraftfahrzeugs besitzt im allgemeinen an jedem der beiden Enden der zentralen Zone Verbindungsmittel zum Wagenkasten und Verbindungsmittel zum rückwärtigen Fahrgestell. Ihre Hauptaufgabe ist es, eine zweite Filterstufe für die waagrechten und senkrechten Kräfte und die daraus entstehenden Vibrationen und Geräusche zu bilden, wobei die erste Filterstufe vom hinteren Fahrgestell selbst gebildet wird, und dies mit dem Ziel, den Komfort der Passagiere noch zu verbessern; diese Lösung, die eine hintere Halterung verwendet, ist ziemlich teuer und wird vor allem bei Fahrzeugen der sogenannten Spitzenklasse verwendet. Auch diese hintere Halterung muß eine mechanische Festigkeit gegenüber den zu filternden Kräften aufweisen, aber diese Kräfte sind wesentlich geringer als bei der vorderen Halterung.

Es sind bereits solche metallischen Halterungen bekannt, die aus zwei ausgebauchten Halbschalen bestehen, welche in Längsrichtung aneinander geschweißt sind. Jede ausgebauchte Halbschale besitzt eine zentrale, offene Profilzone in Form eines querliegenden U, die an jedem ihrer beiden Enden durch zwei U-förmige, offene Profilarme verlängert wird, wobei die Einheit in Längsrichtung die Form eines H aufweist. Eine längs verlaufende, durchgehende oder nicht durchgehende Schweißnaht verbindet die Ränder der offenen U-förmigen Profile der zentralen Zone und der Arme jeder Halbschale. Von den beiden geschlossenen Profilarmen jedes Endes der zentralen Zone, die von den durch die Schweißnaht verbundenen, offenen Profilar men gebildet werden, wird der eine zur Befestigung des Wagenkastens, im allgemeinen durch zwei Verbindungspunkte, und der andere zur Befestigung, an einem oder mehreren Verbindungspunkten, entweder der Vorderrad-Dreieckshalterung oder der Hinterachse verwendet. Es kann die Befestigung anderer Elemente vorgesehen werden, zum Beispiel, im Fall der vorderen Halterung, von Elementen wie der Lenksäule, der Gegendrehmoment-Zahnstange des Motors und einer Wanksteifigkeitsstange, und dies mit Hilfe von Aufhängemitteln.

Eine solche Halterung hat mehrere Nachteile. Ihr Herstellungsverfahren ist teuer, da es zwei Ausbauchungsvorgänge ausgehend von metallischen Formscheiben erfordert, wodurch Materialverluste entstehen. Zur Durchführung der Längsschweißnaht muß außerdem auf jeder Halbschale ein Metallband vorgesehen werden, das keinen anderen Nutzen hat, was dazu führt, das Gewicht der Halterung zu erhöhen und ihre Abmessungen zu vergrößern. Außerdem stellt die Schweißnaht einen für die wiederholten Beanspruchungen der Halterung empfindlicheren Bereich dar, insbesondere für die von den Bewegungen der Räder erzeugten Biegekräfte. Schließlich ist die so hergestellte Halterung ein geschlossenes Bauteil, was eine gegenüber den Beanspruchungen feste und bequeme Befestigung der oben beschriebenen Verbindungs- und Aufhängemittel erschwert.

Erfindungsgemäß wurde versucht, diese Nachteile zu beseitigen und eine metallische Halterung zu entwickeln, die es unter Beibehaltung einer ausreichenden Steifheit, um die auf sie einwirkenden Kräfte aufzufangen, ermöglicht, die Metallverluste bei ihrer Herstellung gering zu halten, ihr Gewicht zu verringern, was bei einem Fahrzeug sehr vorteilhaft ist, ihre Kompaktheit zu erhöhen, was die allgemeine Gestaltung des Fahrzeugs erleichtert, die für die wiederholten Beanspruchungen empfindlichen, geschweißten Zonen klein zu halten und schließlich eine robustere Befestigung der Verbindungs- und Aufhängemittel zu ermöglichen.

Die erfindungsgemäße Halterung hat eine metallische rohrförmige Struktur aus einem Stück, d. h. daß sie aus einer einzigen Rohrlänge besteht. Vorzugsweise ist sie aus Stahl hergestellt.

Die erfindungsgemäße Halterung weist eine rohrförmige zentrale Zone auf, die an jedem ihrer beiden Enden von zwei Armen verlängert wird, die in Querrichtung im wesentlichen den Querschnitt eines offenen Halbrohres haben und miteinander am Ausgangspunkt vom Ende der zentralen Zone einen Öffnungswinkel von weniger als 180º bilden, wobei die beiden Arme jedes Endes es ermöglichen, direkt oder indirekt einerseits die Verbindung mit dem Wagenkasten und andererseits die Verbindung entweder mit der Vorderrad-Dreieckshalterung oder mit der Hinterachse des Fahrzeugs zu gewährleisten.

Eine solche Halterung, die erfindungsgemäß rohrförmig und aus einem Stück ist, ermöglicht eine Gewichtsersparnis aufgrund der großen Steifheit des Rohrquerschnitts, insbesondere gegenüber den von den Rädern kommenden Biegekräften. Ihre einstückige Gestaltung ohne Schweißnaht führt zu einer großen Kompaktheit und zu einer geringeren Empfindlichkeit gegenüber den wiederholten Beanspruchungen. Schließlich bietet ihre offene Gestaltung viele einfache und robuste Möglichkeiten der Befestigung von Verbindungs- und Aufhängemitteln.

Die zentrale Zone hat vorzugsweise einen einfachen Rohrquerschnitt, der nicht unbedingt kreisförmig ist und es ihr erlaubt, den auf die Halterung einwirkenden Beanspruchungen zu widerstehen. Sie kann in Abhängigkeit von den Konstruktionsmerkmalen des Fahrzeugs zylindrisch oder zwischen ihren beiden Enden gewölbt sein, d. h. zwischen ihrem zentralen Bereich und jedem ihrer beiden Enden eine Krümmung aufweisen. Sie kann vorteilhafterweise zwischen ihren beiden Enden einen ausgeweiteten Rohrquerschnitt aufweisen, um ihre Steifheit zu erhöhen, d. h. in ihrem zentralen Bereich einen größeren Querschnitt besitzen als an ihren beiden Enden. Wenn nötig, kann dieser zentralen Zone ein komplexeres, aber rohrförmiges und aus einem z. B. U- oder Y-förmig verformten Rohr bestehendes Profil verliehen werden, um ihren Festigkeit gegenüber bestimmten Beanspruchungen zu erhöhen. Die Stärke des Rohrs in der zentralen Zone ist nicht unbedingt gleichmäßig; sie kann variabel sein, um eine größere Steifheit nur da zu erhalten, wo es notwendig ist, was es ermöglicht, das Gewicht des Bauteils zu minimieren.

Die vier Arme, zwei an jedem Ende der zentralen Zone, haben in Querrichtung im wesentlichen den Querschnitt eines geöffneten Halbrohrs, wobei der Querschnitt über die ganze Länge der Arme gleichmäßig sein kann oder auch nicht. Vorzugsweise haben sie U-Form, was ihnen eine gute mechanische Festigkeit verleiht. Die beiden Arme jedes Endes der zentralen Zone werden genutzt, um die Befestigung des Wagenkastens vorzugsweise mittels eines ersten Verbindungsmittels, und die Befestigung der Vorderrad-Dreieckshalterung, falls es sich um eine vordere Halterung handelt, oder der Hinterachse des Fahrzeugs, falls es sich um eine hintere Halterung handelt, vorzugsweise ebenfalls mittels eines zweiten Verbindungsmittels durchzuführen.

Vorteilhafterweise wirkt das erste Verbindungsmittel für den Wagenkasten an zwei Punkten der beiden Arme jedes Endes der zentralen Zone.

Die beiden Arme jedes Endes haben nicht unbedingt die gleiche Länge. Sie sind auch nicht unbedingt symmetrisch zueinander. Die Stärke des Halbrohrs ist nicht unbedingt über die Länge der Arme konstant: Sie kann entlang des Arms variieren, um den Kräften entsprechend ihrer tatsächlichen Verteilung besser zu widerstehen.

Die so aus einer rohrförmigen, zentralen Zone, die von zwei Armen mit im wesentlichen dem Querschnitt eines offenen Halbrohrs, vorzugsweise mit der allgemeinen Form eines H verlän gert wird, gebildete einstückige Halterung hat eine Struktur, die aufgrund der Tatsache, daß ihre Arme offen sind, die Befestigung des Wagenkastens, der Vorderrad-Dreieckshalterung oder der Hinterachse sowie die Befestigung, falls notwendig, von Aufhängemitteln für die Lenksäule, die Gegendrehmoment- Zahnstange des Motors und eine Wanksteifigkeitsstange, sehr erleichtert. In Bezug auf die am Anfang der vorliegenden Beschreibung beschriebene, bekannte Lösung bietet die Erfindung viele Möglichkeiten zur Bildung einer Halterung, indem sie eine große Vielfalt von Verbindungs- und Aufhängemitteln ermöglicht, die sich in die offene Struktur integrieren können, indem sie der Halterung eine bessere Kompaktheit und eine bessere Festigkeit verleiht.

Insbesondere die Verbindungs- oder Aufhängemittel haben vorteilhafterweise einen Profilbereich, der sich in das Profil des offenen Halbrohrs der Arme einfügt, mit denen sie anschließend durch Schweißverbindung verbunden werden.

Vorteilhafterweise ist das erste Verbindungsmittel für den Wagenkasten am Ende eines der Arme jedes Endes der zentralen Zone positioniert oder enthält zumindest ein Bauteil, das dort positioniert ist. In diesem Fall verleiht man sehr vorteilhafterweise dem Ende der entsprechenden Arme die Form eines abgeflachten U, wobei jeder Schenkel des U eine im wesentlichen zentrale Bohrung aufweist, die derjenigen im anderen Schenkel gegenüberliegt. Eine Hülse mit einem Durchmesser, der sehr geringfügig kleiner ist als der der Bohrungen und deren Länge größer ist als die äußere Breite des abgeflachten U, wird quer zum U innerhalb der Bohrungen angeordnet. Die Enden dieser Hülse stehen über jeden Schenkel vor und werden durch Schweißverbindung an jedem dieser Schenkel befestigt. Diese Ausbildung ermöglicht es, eine elastische, handelsübliche Aufhängung vorzugsweise direkt an das Ende des Arms anzupassen, was eine sehr einfache und sehr kompakte Montage ergibt.

Falls die auf die erfindungsgemäße Halterung ausgeübten Beanspruchungen sehr hoch sind, insbesondere bei den vorderen Halterungen von Fahrzeugen, können die beiden Arme jedes Endes über ein Verstärkungsmittel miteinander verbunden werden. Verschiedene Arten von Verstärkungsmitteln können verwendet werden.

Vorzugsweise ist das Verstärkungsmittel jedes Endes ein Metallband, das ins Innere der offenen Halbrohre der beiden Arme eingeschoben und dann festgeschweißt wird, um sie vollständig oder teilweise zu schließen.

Andere Arten von Verstärkungsmitteln können vorgesehen werden, zum Beispiel mit einem Profil, das auf das oder in das offene Halbrohr der beiden Arme geschoben und angeschweißt wird, um sie vollständig oder teilweise zu schließen. Es sind komplexere Verstärkungen vorstellbar, zum Beispiel indem das offene Halbrohrprofil der Arme lokal durch Verformung geschlossen wird, oder indem sie mit den Verbindungs- oder Aufhängemitteln verbunden werden, die an den Armen befestigt sind.

Die Anordnung von Verstärkungsmitteln verringert in keinster Weise die Basiseigenschaften der Festigkeit der erfindungsgemäßen Halterung. Tatsächlich befinden die Schweißnähte der Verstärkungsmittel sich nicht in der Hauptarbeitsachse der Halterung, die die Längsachse ist, welche die beiden Räder verbindet, und die Schweißnähte werden somit nicht von den hauptsächlichen Biegekräften beansprucht.

Die Anordnung von Verstärkungsmitteln stört auch nicht die Eigenschaft der offenen Struktur der erfindungsgemäßen Halterung. Tatsächlich können diese Verstärkungen erst angeordnet werden, nachdem die Halterung mit den notwendigen Verbindungs- oder Aufhängemitteln ausgestattet wurde.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung ei ner einstückigen, rohrförmigen metallischen Halterung für Fahrzeuge.

Erfindungsgemäß verwendet das Verfahren eine einzige metallische Rohrlänge.

Das Rohr besteht vorzugsweise aus Stahl. Seine Stärke und sein Querschnitt sind nicht unbedingt gleichmäßig.

An dieser Rohrlänge werden die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt:

- die zentrale Zone wird in Formgebungs-Spannbacken in einer Maschine wie z. B. einer Presse festgeklemmt,

- an einem ersten Ende der Rohrlänge wird ein Längsschnitt in einer im wesentlichen diametralen Ebene durchgeführt, indem nicht beschriebene, bekannte Schneidemittel verwendet werden, um zwei offene Halbrohre zu erhalten. Die Länge des Schnitts wird in Abhängigkeit vom längsten der beiden Arme dieses Endes der zentralen Zone der herzustellenden Halterung berechnet,

- in gleicher Weise wird am zweiten Ende der Rohrlänge ein Längsschnitt in einer im wesentlichen diametralen Ebene unter Verwendung bekannter Schneidemittel durchgeführt, um zwei offene Halbrohre zu erhalten, wobei die Länge des Schnitts in Abhängigkeit vom längsten der beiden Arme dieses Endes der zentralen Zone der Halterung berechnet wird,

- vorteilhafterweise werden die Schnitte an jedem Ende gleichzeitig in einem einzigen Schritt durchgeführt,

- dann werden die beiden Arme eines ersten Endes der zentralen Zone geformt, indem die beiden offenen Halbrohre eines ersten Endes der Rohrlänge unter Verwendung einer Formmatrix gespreizt und verformt werden, wobei die zentrale Zone in den Spannbacken festgehalten wird. Die Formmatrix, die von bekannten Mitteln wie z. B. einem Hubzylinder betrieben wird, rückt in einem oder mehreren Schritten bis zu diesem ersten Ende der Rohrlänge vor und spreizt und verformt die beiden offenen Halbrohre, bis sie miteinander am Ausgangspunkt von der zentralen Zone einen Öffnungswinkel von weniger als 180º bilden,

- in gleicher Weise werden die beiden Arme des zweiten Endes der zentralen Zone geformt, indem die beiden offenen Halbrohre des zweiten Endes der Rohrlänge durch Verwendung einer Formmatrix derart gespreizt und verformt werden, daß sie miteinander am Ausgangspunkt von der zentralen Zone einen Öffnungswinkel von weniger als 180º bilden,

- vorteilhafterweise werden die Schritte des Spreizens und des Verformens der beiden Enden der Rohrlänge gleichzeitig und vorzugsweise in einem einzigen Schritt durchgeführt,

- der letzte Schritt besteht darin, unter Verwendung bekannter Schneidemittel die Arme jedes Endes auf die entsprechende Länge zu bringen.

Wenn der Spreizwinkel groß ist, werden vor dem Spreizvorgang durch bekannte, nicht beschriebene Mittel entlang der Schnittränder der offenen Halbrohre gleichmäßig verteilte Kerben eingearbeitet, um die Bildung von Rissen beim Formen der Arme zu vermeiden. Man kann in diesem Fall auch das Spreizen der Arme in mehreren Schritten mit unterschiedlichen Formmatrizen durchführen, um nach und nach die gewünschte Form zu erhalten.

In sehr vorteilhafter Weise formt man jedes Ende des Rohrs vor dem Schneiden durch bekannte, nicht beschriebene Mittel, um eine bessere Festigkeit der Arme gegenüber den mechanischen Beanspruchungen zu erhalten. Vorzugsweise wird jedem Ende eine rechteckige Form mit abgerundeten Ecken verliehen, um U-förmige Arme zu erhalten.

Die zentrale Zone kann auch geformt werden, um ihr eine bessere Festigkeit oder eine der Geometrie des Fahrzeugs angepaßte Form zu verleihen.

Dieses Formen kann vor oder nach den Schritten des Schneidens und des Formens der Arme erfolgen, die oben beschrieben wurden. Zum Beispiel kann man eine Krümmung der zentralen Zone zwischen ihren beiden Enden durchführen, d. h. daß man die beiden Enden dieser zentralen Zone mit Hilfe eines geeigneten Formwerkzeugs festhält und daß man das Metall verformt, um zwischen der zentralen Zone und jedem der beiden Enden der zentralen Zone ein Knie zu erhalten. Man kann auch der zentralen Zone ein komplexeres Profil eines beispielsweise U- oder Y-förmig verformten Rohrs verleihen.

Die zentrale Zone kann auch vor oder nach dem Schneiden und dem Formen der Arme ausgeweitet werden. Um die zentrale Zone in Form zu bringen, verwendet man sehr vorteilhafterweise die Hydroforming-Technik, und dies vorzugsweise vor dem Schneiden und vor dem Formen der Arme. Hierzu führt man in einer Presse die folgenden Schritte durch:

a) die beiden Enden der Ausgangsrohrlänge werden in üblichen Spannbacken festgeklemmt,

b) die zentrale Zone wird in Backen eingeschlossen, deren Form vom gewünschten ausgeweiteten Profil abhängt,

c) die Ausweitung der zentralen Zone wird durch Injektion eines Hochdruckfluids durchgeführt, das die Wand plastisch verformt, bis sie gegen die Formbacken des Schritts b) anliegt, wobei die Verfahrensschritte b) und c) vollständig oder teilweise gleichzeitig durchgeführt werden können oder auch nicht.

Diese Technik ist sehr vorteilhaft im Fall der erfindungsgemäßen Halterung, da die zum Einspahnen dienenden Enden der Rohrlänge, die normalerweise bei der Herstellung von hydrogeformten Stücken verlorengehen, in diesem Fall zur Herstellung der Arme verwendet werden, was den Materialverlust bedeutend verringert.

Der letzte Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, die Halterung mit den Verbindungsmitteln zur Befestigung des Wagenkastens und der Vorderrad-Dreieckshalterung oder der Hinterachse zu bestücken, und dies mittels bekannter Techniken des Zusammenbaus: wenn notwendig, verbindet man die beiden Arme jedes Endes durch Verstärkungsmittel, wie dies bereits beschrieben wurde: im Fall einer vorderen Halterung können z. B. auch Aufhängemittel vorgesehen werden.

In sehr vorteilhafter Weise verändert man das Ende eines U- förmigen Arms, damit es direkt eine elastische, handelsübliche Aufhängung zur Verbindung mit dem Wagenkasten aufnehmen kann, was eine einfache und kompakte Montage ermöglicht; hierzu führt man die folgenden Schritte durch:

a) das Ende des Arms wird mit einem beliebigen bekannten Mittel durch Ausweiten abgeflacht, damit die Schenkel des U einander nahe sind,

b) im wesentlichen in der Mitte jedes Schenkels wird eine durchgehende kreisförmige Bohrung durchgeführt,

c) in diese Bohrung wird eine rohrförmige Hülse mit einem Durchmesser eingeführt, der geringfügig kleiner ist als der der Bohrung, wobei aus jedem Schenkel ein Ende der Hülse vorsteht,

d) die Hülse wird auf jeden Schenkel durch Schweißen befestigt.

Das nachfolgende Beispiel und die Figuren beschreiben in nicht einschränkender Weise eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halterung und des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen vorderen Halterung.

Fig. 2 ist der Schnitt gemäß AA in Fig. 1.

Fig. 3 ist der Schnitt gemäß CC in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.

Fig. 4 ist die Teilansicht gemäß dem Pfeil D in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.

Fig. 5 ist der Schnitt gemäß EE in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.

Fig. 6 ist der Querschnitt der Ausgangsrohrlänge des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 7 ist eine Ansicht der Ausgangsrohrlänge, die für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet wird.

Fig. 8 ist eine schematische Ansicht der Phase des Hydroforming des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 9 ist eine schematische Ansicht des Schritts des Schneidens der Arme des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 10 ist eine schematische Ansicht des Schritts des erfindungsgemäßen Spreizens der Arme am Ende der Verformung.

Fig. 1 zeigt schematisch eine einstückige, rohrförmige vordere Halterung 1, die im Fall dieser Ausführungsform H-förmig ist.

Dieses Bauteil besitzt eine rohrförmige zentrale Zone 2 mit Kreisquerschnitt, die zwischen ihren beiden Enden 3, 4 ausgeweitet ist, d. h. daß der Durchmesser ihres zentralen Bereichs größer ist als der ihrer beiden Enden. Fig. 2 zeigt den Querschnitt 40 gemäß AA des zentralen Bereichs der ausgeweiteten Zone, der größer ist als der Querschnitt 41 des Ausgangsrohrs, der in Fig. 6 dargestellt ist. Jedes Ende 3, 4 der zentralen Zone 2 wird von zwei Armen 5, 6, 7, 8 verlängert, die miteinander am Ausgangspunkt vom Ende 3, 4 der zentralen Zone 2 einen Öffnungswinkel B von etwa 90º bilden, wobei der Winkel B nur am Ende 3 bezeichnet ist, um die Figur zu erleichtern. Die vier Arme 5, 6, 7, 8 haben die Form eines offenen, U-förmigen Halbrohrs, wie es mit dem Bezugszeichen 43 in Fig. 3 zu sehen ist.

Die Arme 5 und 7, die sich oberhalb der Achse X-X der vorderen Halterung 1 befinden, werden zur Verbindung mit dem Wagenkasten des Fahrzeugs verwendet. Das Ende 9 bzw. 11 jedes der Arme 5, 7 ist abgeflacht und ausgeweitet und besitzt in seiner Mitte eine Bohrung 13, 14. Fig. 4, die die Teilansicht gemäß dem Pfeil D der Fig. 1 zeigt, beschreibt das Detail des Endes 11 des Arms 7, dessen Wände 15 und 16 im Vergleich mit den Wänden 17, 18 des restlichen Arms 7 einander angenähert sind. Eine rohrförmige Hülse 20 einer handelsüblichen elastischen Aufhängung mit einem Durchmesser, der sehr geringfügig kleiner ist als der der Bohrung 14, und deren Länge größer ist als die Breite zwischen den Schenkeln 15, 16 des Endes 11, ist quer zum Ende 11 im Inneren der Bohrungen angeordnet, wobei ein Ende der Hülse 20 aus jedem Schenkel vorsteht, wobei die Befestigung an jedem Schenkel 15, 16 durch eine Schweißnaht 21 gewährleistet wird.

Wie in Fig. 1 sichtbar, ist die Hülse 19 einer handelsüblichen, elastischen Aufhängung am Ende 9 des Arms 5 in gleicher Weise wie bei der soeben beschriebenen Ausführung befestigt.

Die Arme 6 und 8, die sich unterhalb der Achse X-X der vorderen Halterung 1 befinden, werden zur Verbindung mit der Vorderrad-Dreieckshalterung des Fahrzeugs verwendet. Ein Bauteil 22, 23 ist am Ende 10, 12 jedes der Arme 6, 8 befestigt. Fig. 5, die den Schnitt gemäß EE der Fig. 1 darstellt, zeigt das Detail des Endes 12 des Arms 8, bei dem man sieht, daß das Bauteil 23 in das Ende 12 eingeschoben und durch eine Schweißnaht 24 an den beiden Schenkeln dieses Endes befestigt ist. Das Bauteil 22 ist in gleicher Weise am Ende 10 des Arms 6 befestigt. Die Oberseite des Bauteils 23 bzw. 22 ist elastisch mit einem der drei Aufhängepunkte der Vorderrad- Dreieckshalterung verbunden.

Eine aus einem Metallband bestehende Verstärkung 25, 26 ist ins Innere der Armpaare 5, 6 und 7, 8 eingeschoben und angeschweißt, um sie zwischen ihren Enden 9, 10 und 11, 12 zu schließen. Fig. 3, die den Schnitt gemäß CC der Fig. 1 darstellt, zeigt die Verstärkung 25, die in das Profil 43 des Arms 6 eingefügt und an diesem durch die Schweißnähte 27 befestigt ist.

Diese vordere Halterung 1 ist auch mit einem weiteren Bauteil zur Verbindung mit dem Wagenkasten, einem weiteren Bauteil zur Verbindung mit der Vorderrad-Dreieckshalterung und verschiedenen Aufhängepunkten in Abhängigkeit von der Bauart des Fahrzeugs ausgestattet. Diese Verbindungsbauteile und Aufhängepunkte sind nicht dargestellt, um die Fig. 1 nicht zu überladen.

Fig. 8 zeigt schematisch die erste Phase des Herstellungsverfahrens der erfindungsgemäßen Halterung 1: Es handelt sich um die Ausweitung der zentralen Zone 2 durch Hydroforming. Man geht von einer Rohrlänge 42 aus Stahl gemäß Fig. 7 mit kreisförmigem Querschnitt 41, dargestellt in Fig. 6, aus, deren beide Enden 28, 29 in Spannbacken 30 in einer nicht dargestellten Maschine, wie zum Beispiel einer Presse, festgespannt werden. Man schließt die zentrale Zone 2 zwischen ihren beiden Enden 3, 4 in Backen 31 ein, deren Form so berechnet ist, daß man das ausgeweitete Profil 40 der Fig. 2 erhält. Man führt die Ausweitung der zentralen Zone 2 zwischen ihren Enden 3, 4 durch Einspritzen eines Hochdruck fluids durch, das die Wand bis zum Kontakt mit den Formbacken 31 plastisch verformt.

Nachdem dann die Rohrlänge 42 freigegeben wurde, verleiht man den beiden Enden dieser Rohrlänge 42 eine rechteckige Form mit abgerundeten Ecken zu beiden Seiten der Enden 3, 4 der zentralen Zone 2, indem man übliche Formgebungsmittel verwendet.

Fig. 9 zeigt schematisch den folgenden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens. In einer nicht dargestellten Maschine, wie z. B. einer Presse, klemmt man die zentrale Zone 2 zwischen ihren Enden 3, 4 in Formbacken 32 ein und führt gleichzeitig an jedem Ende der Ausgangsrohrlänge mittels bekannter, nicht beschriebener Mittel einen Schnitt 33, 34 durch. Jeder Schnitt 33, 34, der sich in der Durchmesserebene des Rohrs befindet, erstreckt sich bis zum Ende 3, 4 der zentralen Zone 2 und begrenzt zwei offene Halbrohre 35, 36, 37, 38.

Fig. 10 zeigt schematisch den folgenden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Während die zentrale Zone nach wie vor von den Backen 32 eingeklemmt wird, formt man die Arme 5, 6, 7, 8, indem man die offenen Halbrohre 35, 36, 37, 38 durch Verwendung von zwei Formmatrizen 39 spreizt und verformt, die von nicht dargestellten Hubzylindern bewegt werden und gleichzeitig und progressiv zu den offenen Halbrohren 35, 36, 37, 38 hin vorrücken und sie aufspreizen, bis sie miteinander am Ausgangspunkt von der zentralen Zone einen Öffnungswinkel B von etwa 90º bilden, wobei der Winkel B nur auf der linken Seite dargestellt ist, um die Figur nicht zu überladen.

Dann werden die Arme 5, 6, 7, 8 in bekannter Weise durch nicht beschriebene Mittel auf die gewünschte Länge gebracht.

Um die erfindungsgemäße vordere Halterung 1 (Fig. 1) zu erhalten, muß man anschließend unter Verwendung nicht beschriebener, bekannter Mittel die folgenden Schritte durchführen:

a) das Ende 9 bzw. 11 jedes der Arme 5, 7, die sich oberhalb der Achse X-X befinden, wird abgeflacht und ausgeweitet, um die Schenkel des U einander anzunähern,

b) in der Mitte jedes abgeflachten Endes wird eine durchgehende, kreisförmige Bohrung 13, 14 hergestellt,

c) in jede Bohrung 13, 14 wird eine Hülse 19, 20 mit geringfügig kleinerem Durchmesser als die Bohrung 13, 14 eingeführt, wobei aus jedem Schenkel des U ein Ende der Hülse nach außen vorsteht,

d) die Hülse 19, 20 wird an die Schenkel des U geschweißt,

e) ein Bauteil 22, 23 zur Verbindung mit der Vorderrad-Dreieckshalterung wird in das Ende 10, 12 jedes Arms 6, 8 eingeschoben, das sich unterhalb der Achse X-X befindet,

f) das Bauteil 22, 23 wird an das Ende 10, 12 jedes Arms 6, 8 geschweißt,

g) eine aus einem Metallband bestehende Verstärkung 25, 26 wird im Inneren der Armpaare 5, 6 und 7, 8 angeschweißt, um sie zwischen ihren Enden 9, 10 und 11, 12 zu schließen.

Die Schritte e) und f) können vor dem Schritt a) durchgeführt werden.

Auch kann der Schritt g) vor dem Schritt a) oder zwischen den Sachritten d) und e) durchgeführt werden.

Es sind viele Varianten des beschriebenen Beispiels möglich, die den Rahmen der Erfindung nicht verlassen, insbesondere für die Form der zentralen Zone, die Form der Arme, das Vorhandensein oder nicht von Verstärkungsmitteln, die Form der Verstärkungsmittel, und die Art, wie die Verbindung mit dem Wagenkasten und entweder der Vorderrad-Dreieckshalterung oder der Hinterachse hergestellt wird.


Anspruch[de]

1. Metallische Halterung für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Stück und rohrförmig ist, und daß sie eine rohrförmige zentrale Zone (2) aufweist, die an jedem ihrer beiden Enden (3, 4) durch zwei Arme (5, 6, 7, 8) verlängert wird, die in Querrichtung im wesentlichen den Querschnitt eines offenen Halbrohres haben und miteinander am Ausgangspunkt vom Ende der zentralen Zone einen Öffnungswinkel von weniger als 180º bilden, wobei die Arme (5, 6, 7, 8) jedes Endes es ermöglichen, direkt oder indirekt einerseits die Verbindung mit dem Wagenkasten und andererseits die Verbindung entweder mit der Dreieckshalterung eines Vorderrads, im Fall einer vorderen Halterung, oder mit der Hinterachse des Fahrzeugs, im Fall einer hinteren Halterung, zu gewährleisten.

2. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Zone (2) zwischen ihren Enden (3, 4) gewölbt ist, d. h. daß sie zwischen ihrem zentralen Bereich und jedem ihrer Enden eine Krümmung aufweist.

3. Halterung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Zone (2) zwischen ihren Enden (3, 4) ausgeweitet ist, d. h. daß sie in ihrem zentralen Bereich einen größeren Querschnitt aufweist als an ihren beiden Enden.

4. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Zone (2) eine komplexe Form eines U- oder Y-förmig verformten Rohrs hat.

5. Halterung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wagenkasten mittels eines ersten Ver bindungsmittels an den Armen (5, 6, 7, 8) befestigt ist, das auf mindestens einen Arm (5, 7) jedes Endes der zentralen Zone montiert ist.

6. Halterung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Verbindungsmittel am Ende eines der Arme (5, 7) jedes Endes der zentralen Zone angeordnet ist.

7. Halterung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Verbindungsmittel mindestens ein Bauteil (19, 20) aufweist, das am Ende eines der Arme (5, 7) jedes Endes der zentralen Zone angeordnet ist.

8. Halterung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (9, 11) mindestens eines Arms (5, 7) jedes Endes der zentralen Zone (2) die Form eines abgeflachten U aufweist, wobei jeder Schenkel (15, 16) eine im wesentlichen zentrale Bohrung (14) gegenüber derjenigen des anderen Schenkels aufweist.

9. Halterung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Verbindungsmittel mit dem Wagenkasten mindestens eine handelsübliche elastische Aufhängung (19, 20) aufweist, die auf das Ende (9, 11) des Arms (5, 7) montiert ist.

10. Halterung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreieckshalterung des Vorderrads, im Fall eine vorderen Halterung, oder die Hinterachse, im Fall einer hinteren Halterung, an den Armen (5, 6, 7, 8) mit Hilfe eines zweiten Verbindungsmittels befestigt ist, das auf einen Arm (6, 8) jedes Endes der zentralen Zone montiert ist.

11. Halterung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (5, 6, 7, 8) einen U-förmigen Querschnitt haben.

12. Halterung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Arme (5, 6) und (7, 8) jedes Endes der zentralen Zone (2) durch ein Verstärkungsmittel (25, 26) miteinander verbunden sind.

13. Halterung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsmittel (25, 26) ein Metallband ist, das ins Innere der offenen Halbrohre der Arme (5, 6) oder (7, 8) jedes Endes der zentralen Zone (2) eingefügt und angeschweißt ist und so diese Halbrohre vollständig oder teilweise schließt.

14. Halterung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Stahl ist.

15. Verfahren zur Herstellung einer metallischen Halterung für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Länge eines Metallrohrs (42) verwendet wird, und daß es die folgenden Verfahrensschritte aufweist:

a) die zentrale Zone (2) wird in Formgebungs-Spannbacken (32) festgeklemmt,

b) an einem ersten Ende (28) der Rohrlänge (42) wird ein Längsschnitt (33) in einer im wesentlichen diametralen Ebene durchgeführt, um zwei offene Halbrohre (35, 36) zu erhalten, wobei die Länge des Schnitts in Abhängigkeit vom längsten der beiden Arme (5, 6) dieses Endes (3) der zentralen Zone (2) der Halterung (1) berechnet wird,

c) am zweiten Ende (29) der Rohrlänge (42) wird ein Längsschnitt (34) in einer im wesentlichen diametralen Ebene durchgeführt, um zwei offene Halbrohre (37, 38) zu erhalten, wobei die Länge des Schnitts in Abhängigkeit vom längsten der beiden Arme (7, 8) dieses Endes (4) der zentralen Zone (2) der Halterung (1) berechnet wird,

d) die beiden Arme (5, 6) eines ersten Endes (3) der zentralen Zone (2) werden geformt, indem die beiden offenen Halbrohre (35, 36) eines ersten Endes (28) der Rohrlänge (42) mit einer Formmatrix (39) gespreizt und verformt werden, bis sie miteinander am Ausgangspunkt von der zentralen Zone (2) einen Öffnungswinkel von weniger als 180º bilden,

e) die beiden Arme (7, 8) des zweiten Endes (4) werden geformt, indem die beiden offenen Halbrohre (37, 38) des zweiten Endes (29) der Rohrlänge (42) mit einer Formmatrix (39) gespreizt und verformt werden, bis sie miteinander am Ausgangspunkt von der zentralen Zone (2) einen Öffnungswinkel von weniger als 180º bilden,

f) jeder der Arme (5, 6, 7, 8) wird auf die für die Halterung (1) erforderliche Länge abgeschnitten.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte b) und c) gleichzeitig durchgeführt werden.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte d) und e) gleichzeitig durchgeführt werden.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte d) und e) in einem einzigen Schritt durchgeführt werden.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (28, 29) der Rohrlänge vor dem Verfahrensschritt a) in Form gebracht werden.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Ende (28, 29) der Rohrlänge eine rechteckige Form mit abgerundeten Ecken verliehen wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Zone der Rohrlänge nach dem Verfahrensschritt f) in Form gebracht wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Zone der Rohrlänge vor dem Verfahrensschritt a) in Form gebracht wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Zone (2) mittels der Hydroforming-Technik in Form gebracht wird.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausweitung der zentralen Zone (2) der Ausgangs-Rohrlänge (42) gemäß den folgenden Verfahrensschritten durchgeführt wird:

a) die beiden Enden (28, 29) der Rohrlänge (42) werden in üblichen Spannbacken (30) festgeklemmt,

b) die zentrale Zone wird in Spannbacken (32) eingeschlossen, deren Form vom gewünschten ausgeweiteten Profil abhängt,

c) die Ausweitung der zentralen Zone (2) wird durch Injektion eines Hochdruckfluids durchgeführt, das die Wand plastisch verformt, bis sie gegen die Formbacken (32) des Schritts b) anliegt, wobei die Verfahrensschritte b) und c) vollständig oder teilweise gleichzeitig durchgeführt werden können oder auch nicht.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (5, 6) oder (7, 8) jedes Ende durch ein Verstärkungsmittel (25, 26) paarweise miteinander verbunden werden.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metallband ins Innere der offenen Halbrohre der Arme (5, 6) oder (7, 8) jedes Endes der zentralen Zone (2) eingeschoben und angeschweißt wird, um sie vollständig oder teilweise zu verschließen.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rohrlänge (42) aus Stahl verwendet wird.







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