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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugbauteils
aus innenhochdruckumgeformten Hohlprofilen, welche unlösbar miteinander
verbunden werden, insbesondere eines Fahrwerkrahmens mit einer Federbeinaufnahme.
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Fahrwerkrahmen
von Kraftfahrzeugen werden üblicherweise
durch profilierte Längsträgerbleche,
Querträgerbleche
als endseitige Querverbindungen der Längsträger, Quertraversenbleche für die Halterung
des Getriebes und der Achsaufnahmen gebildet. Längs- und Querlenkerlager, Karosserieaufnahmen
sowie die Federbeinaufnahmen werden zusätzlich als rahmenzugehörige Konsolenbleche
mit den Längsträgern verbunden.
Die Verbindung der zahlreichen Einzelteile zu einem vollwertigen
Rahmen erfolgt in der Regel durch gängige Schweißverfahren
oder auch mechanisch beispielsweise mittels Bolzen. Als besondere
Fügetechnik
wird in der WO 97/00151 A2 das magnetische Impulsschweißverfahren
beschrieben. In der genannten Druckschrift ist dieses Fügeverfahren
in Verbindung mit der Herstellung eines Fahrwerkrahmens bekannt,
wobei zwei profilierte Längsträger mit
mehreren Querträgern
unlösbar
verbunden werden. An den Längsträgern sind zudem
Aufnahmen befestigt. Des weiteren ist aus der Druckschrift ein Rahmenstrukturzusammenbau
zu entnehmen, der aus einzelnen innenhochdruckumgeformten Rohren
besteht. Zur Realisierung des Zusammenbaus werden diese zusammengesteckt
und mit dem magnetischen Impulsschweißverfahren fest verbunden.
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Aus
der
DE 199 20 051
A1 ist ein Fahrschemel für eine Vorderachse eines Geländewagens
entnehmbar, der in Fahrzeuglängsrichtung
verlaufende Seitenträger
und Querträger
aufweist, die unlösbar miteinander
verbunden ein Rahmengestell bilden. Die Seitenträger können aus innenhochdruckumgeformten
Rohren bestehen.
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Des
Weiteren zeigt die
DE
196 30 647 A1 eine einstückige Federbeinaufnahme für ein Kraftfahrzeug,
welche mit zumindest einem angrenzenden Längsträger der Aufbaustruktur des
Fahrzeugs fest verbunden ist. Die Federbeinaufnahme ist durch einen
innenhochdruckumgeformten Hohlkörper
gebildet, der nach der Verformung mittig eine vertikale Lochung
erhält.
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Weiterhin
beschreibt die
DE
197 24 624 A1 ein Längsträgerelement
einer Rahmenstruktur eines Kraftfahrzeuges. Das Längsträgerelement
weist seitlich angeformte Anschlussbereiche für weitere Komponenten der Kraftfahrzeugkarosserie
auf.
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Die
Teilevielfalt bei diesen bisherigen Rahmenkonstruktionen ist hierbei
aufgrund der Funktionsanhäufung
sehr hoch, was eine aufwendige Einzelteilherstellung erfordert und
mannigfaltige oftmals – auch
aufgrund von knapp bemessenen Bauräumen – schwierig auszuführende Fügeoperationen
begründet.
Dadurch wird – neben
den hohen Lagerhaltungskosten für
die Einzelteile – die
Herstellung des gesamten Rahmens relativ kostspielig. Weiterhin
werden an die Fügeverbindungen
höchste
Anforderungen hinsichtlich mechanischer Belastbarkeit gestellt, der
sie zumindest mit der Betriebsdauer mittel- bis langfristig nicht
gerecht werden, so dass infolge von Rissen oder gar Brüchen an
den Fügestellen
fahrsicherheitsrelevante Schäden
unweigerlich auftreten. Des weiteren steigt in der Öffentlichkeit
die Sicherheits- und Komforterwartung an die Straßenlage
immer mehr, wodurch ein Hauptaugenmerk bei der Rahmenherstellung
eine möglichst
hohe Biege- und Verwindungssteifigkeit ist. Die bekannte Blechkonstruktion
kann diese Erwartung auch nur unzureichend erfüllen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung
eines Fahrzeugbauteils aufzuzeigen, das in relativ einfacher Weise
zum einen eine sehr komplexe Gestaltungsform bei wesentlich verbesserter
Stabilität
des Bauteils und zum anderen eine möglichst geringe Bauteilevielfalt
des Bauteils ermöglicht.
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Die
Aufgabe ist erfindungsgemäß durch
die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
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Aufgrund
der erfindungsgemäßen Ausbildung
der Querträger
als rohrförmige
Hohlprofile, der Quertraversen und der Längsträger als Hohlprofile wird der
gesamte Rahmen ganz erheblich hinsichtlich der Torsions- und Biegesteifigkeit
und damit seiner Stabilität
verbessert. Im Zuge der speziellen bauraumangepassten und präzisen Gestaltung
der Querschnittsform und des Oberflächenverlaufes des Längsträgers durch
die Innenhochdruckumformtechnik, was schon mit relativ einfachen
Mitteln eine komplexe Gestaltung des Bauteils, insbesondere des Fahrwerkrahmens
erlaubt, werden in verfahrensökonomischer
Weise bei der Aufweitung der Längsträgerhohlprofile
gleichfalls in einem Arbeitsschritt die Karosserieaufnahmen und
die Lageraufnahmen für die
Längslenker
aus dem Längsträgerhohlprofil
als Nebenformelemente seitlich ausgeformt. Diese sind anschließend natürlich beispielsweise
mittels Bohren oder Stanzen zu lochen. Aufgrund dieser Möglichkeit,
mit geringem Aufwand aus dem Längsträgerhohlprofilmaterial
heraus die besagten Aufnahmen oder andere sonst als separate Anbauteile
verwendete an die Längsträger anzufügende Konsolen
komplexer Ausgestaltung auszuformen und somit eine Einteiligkeit
von verschiedenen Funktionsbauteilen des Bauteils zu erreichen,
wird ein überaus
hohes Maß an
Integration erzielt und damit die Bauteilvielfalt drastisch reduziert.
Hierbei erleidet das Bauteil keinerlei Steifigkeitseinbußen und
gleichzeitig ergeben sich keine Schwachstellen in der mechanischen Belastbar keit
durch Fügestellen
von Konsolen am Längsträger, so
dass die Stabilität
gewährleistet
ist.
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Des
Weiteren kann aufgrund der verbesserten Torsions- und Biegesteifigkeit
des Bauteils durch die Ausbildung seiner Träger in Form von innenhochdruckgestalteten
Hohlprofilen die Wandstärke
des Bauteils verringert werden, so dass Gewicht in der Bauteil-
bzw. Rahmenkonstruktion eingespart wird, was dem allgemein wegen
Emissionssenkung und Kraftstoffeinsparung geforderten Leichtbau
von Kraftfahrzeugen in hohem Maße
zuträglich
ist. Aus der Vielfalt der Fahrzeugrahmen ist ein Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens
neben dem Fahrwerkrahmen und der Rahmenstruktur der Karosserie auch
beispielsweise bei einem Sitzrahmen denkbar.
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Zweckmäßige Ausgestaltungen
der Erfindung können
den Unteransprüchen
entnommen werden; im übrigen
ist die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispieles nachfolgend
näher erläutert; dabei
zeigt:
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1 in einer perspektivischen
Ansicht einen hinteren Teil eines erfindungsgemäßen Fahrwerkrahmens,
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2 in einer perspektivischen
Ansicht einen vorderen, sich an den hinteren Teil aus 1 unmittelbar anschließenden Teil
eines erfindungsgemäßen Fahrwerkrahmens,
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3 in einer perspektivischen
Ansicht die Federbeinaufnahme des vorderen Teils des Fahrwerkrahmens
aus 2,
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4 in einer perspektivischen
Ansicht die Quertraversen des erfindungsgemäßen Fahrwerkrahmens aus 1 und 2 in Fügelage,
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5 in einer perspektivischen
Ansicht eine Karosserieaufnahme des hinteren Teils des Fahrwerkrahmens
aus 1,
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6 in einer perspektivischen
Ansicht eine Lageraufnahme eines Längslenkers im hinteren Teil des
Fahrwerkrahmens aus 1,
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7 in einer perspektivischen
Ansicht eine durch eine Quetschung des Längsträgerhohlprofiles entstandene
Karosserieaufnahme des hinteren Teils des Fahrwerkrahmens aus 1,
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8 in einem Querschnitt die
Karosserieaufnahme aus 7
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9 einen Querschnitt eines
Längsträgerhohlprofiles
des erfindungsgemäßen Fahrwerkrahmens
mit Formschlusselementen in einer Perspektive,
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10 die Herstellung einer
Federbeinaufnahme des erfindungsgemäßen Fahrwerkrahmens in einer
perspektivischen Ansicht der Biegeform des Abschnittes des Längsträgerhohlprofiles
nach einem ersten Biegeschritt,
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11 die Biegeform der Federbeinaufnahme
aus 10 nach einem zweiten
Biegeschritt,
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12 die Biegeform der Federbeinaufnahme
aus 11 nach einem dritten
Biegeschritt,
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13 die fertiggebogene Federbeinaufnahme
aus 10 nach dem vierten
Biegeschritt,
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14 die Federbeinaufnahme
aus 13 nach Abplattung
und Lochung.
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In 1 ist ein hinterer Teil
eines Fahrwerkrahmens 1 eines Kraftfahrzeuges, insbesondere
eines Geländewagens
dargestellt, wobei der hintere Teil zwei parallel verlaufende und
in der Horizontalebene voneinander beabstandete Längsträgerhohlprofile 2, 3,
ein rohrförmiges
Querträgerhohlprofil 4, eine
hohlprofilartige Quertraverse 5 zur Aufnahme einer Hinterachse,
eines Differentials sowie eines Querlenkers, sowie Karosserieaufnahmen 6, 24 des Rahmens 1 als
auch Lageraufnahmen 19 von Längslenkern beinhaltet.
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Das
Hohlprofil 4 für
den hinteren Querträger ist
als Rohling als Rohr ausgebildet und kann in seiner Endform durch
Innenhochdruckumformen an Bauraumbedingungen oder funktionelle Anforderungen
angepasst gegenüber
seiner Rohlingsform aufgeweitet sein. Ebenfalls ist die hinsichtlich
der Erstellung des Gesamtrahmens 1 verfahrenstechnisch
einfache und kostensparende Belassung des Hohlprofiles 4 in
der Rohlingsform denkbar.
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Die
breitflächige
hohle Quertraverse 5 wird aus einem Ovalrohr geformt. Das
Ovalrohr wird in ein geteiltes Innenhochdruck-Umformwerkzeug eingelegt
und eine Längsseite 9 des
Ovalrohres nach Schließen
des Umformwerkzeuges mittels eines in das Umformwerkzeug integrierten
Stempels im Mittenbereich 67 über die gesamte Längserstreckung des
Ovalrohres hinweg so weit eingedrückt wird, dass die beiden parallel
und geradlinig verlaufenden Längsseiten 9 und 10 des
unverformten Ovalrohres aneinander zur Anlage kommen. Dadurch werden zwei – in Breitenrichtung
gesehen – die
Wölbungen des
Ovalrohres beinhaltende endseitige Hohlräume 11 und 12 gebildet,
die durch eine Rinne 13, die die eingedrückte Längsseite 9 als
Grund aufweist, beabstandet sind. Alsdann werden die Hohlräume 11 und 12 von
Axialstempeln verschlossen, mittels derer Hochdruckflüssigkeit
in das Innere der Hohlräume 11, 12 einleitbar ist.
Während
der Eindrückstempel
in seiner Eindrücklage
verharrt, werden die Hohlräume 11, 12 bei
somit bleibender Anlage der Längsseiten 9, 10 aneinander
unter Innenhochdruck gesetzt, wonach sich diese entsprechend der
Gravur des Innenhochdruck-Umformwerkzeuges
und der Stempelkontur zu parallel verlaufenden Rohren 68 mit
nahezu kreisförmigem
Querschnitt aufweitend verformen. Nach Entspannung der Druckflüssigkeit
und Rückziehen
des Stempels sowie anschließender Öffnung des
Innenhochdruck-Umformwerkzeuges ist diesem eine Quertraverse 5 entnehmbar,
welche aufgrund der zylinderrohrähnlichen
Gestaltung an beiden Breitenenden 69 hohe Biegesteifigkeit
und durch die einstückige
Verbindung der Enden 69 mittels eines von den Längsseiten 9, 10 des
Ovalrohres gebildeten Steges in Form einer Blechdoppellage eine
sehr große
Torsionssteifigkeit aufweist.
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Ebenso
ist denkbar, den Stempel durch eine entsprechende Gestaltung der
Gravur des Umformwerkzeuges zu ersetzen, so dass das Ovalrohr durch den
Schließvorgang
des Innenhochdruck-Umformwerkzeuges
an seiner Längsseite 9 eingedrückt wird. Dies
hat die Vereinfachung des gesamten Werkzeuges und der Prozesssteuerung
zum Hintergrund. Des weiteren ist auch denkbar, das Eindrücken unter
Innenhochdruck abfolgen zu lassen. Dies kann unter Umständen die
Prozesssicherheit verbessern, da das Rohrmaterial beim Eindrücken schon
fließfähig ist
und damit leichter umgeformt werden kann. Da jedoch aufgrund der
erforderlichen Dichtstempel die Längsenden des Ovalrohres nicht
eingedrückt
werden können,
muss das Ovalrohr in einem nachträglichen Beschnittvorgang beidseitig
gekürzt
werden, was Aufwand und Kosten zur Herstellung der Quertraverse 5 unerwünscht erhöht.
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Weiterhin
muss das Ovalrohr nicht zwangläufig
nur an einer Längsseite 9 eingedrückt werden, sondern
kann auch von einem zweiten Stempel an seiner Längsseite 10 gleichzeitig
oder zeitlich versetzt zum Eindrücken
der Längsseite 9 erfolgen.
Danach liegt der von der Doppelblechlage gebildete Steg zu mindest
annähernd
in der Achsenebene der Längsachsen 70 der
beiden Hohlräume 11 und 12. Schließlich werden
im zusammengepressten Mittenbereich 67 der Längsseiten 9, 10 die
Hinterachsaufnahmen 14, die Befestigungsaufnahmen 16 für das Differential
(hier nicht gezeigt) sowie bei der in 2 gezeigten
zur Traverse 5 formgleich ausgebildeten Quertraverse 15 die
Befestigungslöcher 8 zur
Halterung des Getriebes (siehe 4)
in einfacher Weise ausgestanzt oder spanend erzeugt. Hierbei ist
es möglich,
den Stanzvorgang innerhalb des Innenhochdruck-Umformwerkzeuges mit
oder ohne Innenhochdruck erfolgen zu lassen, was bezüglich der
Einsparung einer neuerlichen Einspannung und der exakten Reproduzierbarkeit
der Stelle der Aufnahmen Vorteile erbringt.
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Des
weiteren ist noch denkbar, eine weitere Versteifungserhöhung durch
die Einbringung von diagonal, vorzugsweise kreuzweise über die
Doppelblechlage verlaufenden Sicken mittels im Innenhochdruck-Umformwerkzeug
integrierter Prägestempel
zu erreichen. Abschließend
kann noch eine Halterung 17 an der Quertraverse 5 für den Querlenker
angebracht werden.
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Die
Längsträgerhohlprofile 2, 3 werden
mittels Innenhochdruckumformen bezüglich der Größe und Form
ihres Querschnittes aufgeweitet – beispielsweise wie hier von
einem rohrförmigen
Rohling mit kreisförmigen
Querschnitt in eine Endform mit Rechtecksquerschnitt – und dadurch
den Bauraumbedingungen angepasst. Um die Umformgrade dabei nicht
allzu groß werden
zu lassen, können
dem Innenhochdruckumformprozess mechanische Umformprozesse, beispielsweise
Biegeumformungen und/oder Quetschungen des Hohlprofiles 2, 3 vorangegangen
sein. Im gleichen Zuge zur innenhochdruckgestützten Gestaltung der Querschnittsform und
-größe werden
mittels Ausüben
des fluidischen Innenhochdruckes wulstartige Nebenformelemente seitlich
nach außen,
d.h. auf der vom jeweils anderen Längsträgerhohlprofil 2, 3 abgewandten
Seite aus dem Längsträgerhohlprofil 2, 3 heraus
ausgeformt (insbesondere 5 und 6). Diese Nebenformelemente,
die sowohl beim hinteren als auch beim vorderen Teil des Fahrwerkrahmens 1 ausgebildet
sind, liegen im hinteren Teil zum einen nach oben zum Querträger 4 unmittelbar
benachbart und zum anderen auf querträgerabgewandter Seite der Quertraverse 5 sowie
in der Nähe
des zum vorderen Teil des Fahrwerkrahmens 1 weisenden Endes 18 des Längsträgerhohlprofiles 2, 3.
Die an diesem Ende 18 ausgebildeten Nebenformelemente bilden
Lageraufnahmen 19 von Längslenkern,
wobei die Aufnahmelöcher 20 anschließend in
Normalenrichtung oder horizontal unter schrägem Winkel zur Außenseite 21 des
Längsträgerhohlprofiles 2, 3 erzeugt
werden. Die anderen erwähnten
Nebenformelemente, die die Seitenkante 22 der Oberseite 23 des
jeweiligen Hohlprofiles 2, 3 beinhalten und dort
quasi eine flächige
Ausweitung der Oberseite 23 darstellen, werden vertikal gelocht
und bilden Karosserieaufnahmen 24 des Rahmens 1.
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Eine
Variante zu der Ausbildung des Nebenformelementes der 5, also der Karosserieaufnahmen 24 zeigen
die 7 und 8. Zu deren Herstellung gibt
es mehrere Möglichkeiten.
Zum einen ist es denkbar, zuerst – wie bisher gewohnt – das Nebenformelement
in einem ersten Innenhochdruck-Umformwerkzeug auszuformen, und dann
in einem zweiten hinsichtlich der Gravur an der Stelle des Nebenformelementes
vom ersten verschiedenen Innenhochdruck-Umformwerkzeug durch Schließen dieses Werkzeuges
das Nebenformelement unter Bildung einer radial abstehenden Blechfalte 25 flach
gequetscht wird, wonach durch die Quetschung entstehende faltige
Ausstrahlungen oder Eindrückungen
im Blech des Hohlprofiles 2, 3 durch Erzeugen
eines Innenhochdruckes im Hohlprofil 2, 3 egalisiert
werden. Während 7 die Endform darstellt,
zeigt 8 den Zustand
des Hohlprofiles 2, 3 nach der Quetschung und
vor der Kompensation der Eindrückungen.
Zum anderen ist denkbar, nach der Ausbildung des Nebenformelementes
durch in das Umformwerkzeug integrierte Stempel das Nebenformelement
in vertikaler Richtung derart zu beaufschlagen, dass die angesprochene
Blechfalte 25 entsteht. Mit dieser Möglichkeit lässt sich ein bauraumeinnehmendes kostenintensives
Innenhochdruck-Umformwerkzeug ein sparen und die Drucksteuerung vereinfachen,
da der für
die Ausbildung der Nebenformelemente aufgebrachte Innenhochdruck
bestehen bleiben kann. Allerdings ist eine zusätzliche Steuerung hinsichtlich der
Bewegung der Stempel erforderlich.
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Des
weiteren besteht die Möglichkeit,
die Blechfalte 25 außerhalb
eines Innenhochdruck-Umformwerkzeuges zu quetschen. Im Anschluss
an die Ausbildung der Blechfalte 25 erfolgen die vertikalen Lochungen
der Karosserieaufnahmen 24. Dies kann – wie auch bei den Lageraufnahmen 19 der
Längslenker – mittels
in das Innenhochdruckumformwerkzeug integrierter Lochstempel geschehen.
Aufgrund der Blechfalte 25, bei der die beiden Faltenwandungen 26 und 27 eng
aneinander liegen, ist hierbei eine Durchstanzung unter dem Aspekt
der Gewährleistung
der Formtreue der Karosserieaufnahme 24 besonders einfach
und vorteilhaft.
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Obwohl
der Querträger 4 und
die Quertraverse 5 entsprechend des vorderen Querträgers 41 und der
Quertraverse 15 des vorderen Rahmenteils mit bekannten
Mitteln, wie durch Schweißen,
Kleben, Verschrauben, Nieten an den länglichen rohrförmigen Längsträgerhohlprofilen 2, 3 bzw. 39 und 40 lösbar oder
unlösbar
angebracht werden können,
wird in diesem Ausführungsbeispiel
ein gänzlich
anderer vorteilhafter Weg beschritten.
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Wesentlich
dabei ist, dass die Längsträgerhohlprofile 2, 3 in
einen unteren und einen oberen Hohlprofilstrang 28, 29 gedoppelt
werden, so dass unter enger Aneinanderlage der beiden Stränge 28, 29 jeweils
ein Doppelkammerhohlprofil gebildet wird, was die Biegesteifigkeit
der Längsträger erheblich
erhöht.
Die Doppelung kommt hier dadurch zustande, dass das jeweilige ursprünglich einsträngige Längsträgerhohlprofil 2, 3 um
eine querverlaufende Horizontalachse um 180° zu sich zurück gebogen wird, bis die beiden
dadurch entstehenden Hohlprofilstränge 28, 29 aufeinander
zu liegen kommen. Die Ausgangslänge
des verwandten Längsträgerhohlprofiles 2, 3 muss
dazu natürlich
für eine
sinnvolle Verwendung im Fahrzeugbau verdoppelt werden. Die Biegekante 30 bildet
nun das eine Ende des Längsträgers.
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Es
ist nun zum einen möglich,
den Querträger 4 und
die Quertraverse 5 auf die eine Hälfte des Längsträgerhohlprofiles 2, 3 zu
legen und beim Zurückbiegen
diese zangenartig von den beiden Strängen 28 und 29 einzuklemmen.
Hierbei ergeben sich geknautschte Verformungen des Querträgers 4,
der Quertraverse 5 und des Längsträgerhohlprofiles 2, 3. Unter
Ausübung
eines Innenhochdruckes im Längsträgerhohlprofil 2, 3 können diese
unerwünschten Verformungen
egalisiert werden, so dass das Hohlprofil 2, 3 an
die verformten Konturen des Querträgers 4 und der Quertraverse 5 angepasst
sind. Der für
diese Anpassung aufzubringende Druck ist so zu wählen, dass der Querträger 4 und
die Quertraverse 5 in einem Presssitz von den Strängen 28, 29 des Längsträgers fest
und unlösbar
umschlossen sind. Während
der Innenhochdruck-Umformung des Längsträgerhohlprofiles 2, 3,
bei der gleichzeitig auch die Nebenformelemente für die Karosserieaufnahmen 24 und
die Lageraufnahmen 19 für
die Längslenker
ausgeformt werden können,
wird ein fluidischer Gegendruck in der Quertraverse 5 und
in dem Querträger 4 aufgebaut,
der bewirkt, dass der Umformungsdruck in den Längsträgerhohlprofilen 2, 3 nicht
auch auf die Quertraverse 5 und den Querträger 4 unerwünscht verformend
oder gar zerstörend übergreift.
Die Quertraverse 5 und der Querträger 4 bleiben in dieser
Variante auf jeden Fall knautschverformt. Vorteilhaft bei dieser
Herstellung der Verbindung zwischen den Längsträgerhohlprofilen 2, 3 und dem
Querträger 4 sowie
der Quertraverse 5 ist, dass zusätzlich zu dem erzielten Presssitz
eine innige Verbindung der besagten Komponenten durch Formschlussbildung
aufgrund der durch Innenhochdruck formentsprechend ineinandergreifenden
geknautschten Konturen der Komponenten zustande kommt, was zu einer
erheblichen Erhöhung
der Festigkeit der Verbindung führt.
Es können
jedoch bei der Knautschung der Verbindungsteile (Quertraverse 5, Querträger 4 und
Längsträgerhohlprofil 2, 3)
Beschädigungen
an diesen Teilen wie Rissen usw. entste hen, die aufgrund der dadurch
mangelnden Zuverlässigkeit
der Teile im Betrieb und somit der Gefährdung der Betriebssicherheit
zu Ausschussteilen führen. Dies
hätte einen
verstärkten
Aufwand in der Qualitätskontrolle
zur Konsequenz.
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Zum
anderen ist es möglich,
in die Längsträgerhohlprofile 2, 3 vor
der Biegeumformung in den an die Biegekante 30 beiderseits
mittelbar angrenzenden Bereiche des Längsträgerhohlprofiles 2, 3 mechanisch
mittels eines Stempels oder in einem Innenhochdruck-Umformwerkzeug
durch Innenhochdruckumformen des Längsträgerhohlprofiles 2, 3 Vertiefungen 31, 32, 33 und 34 einzubringen,
in die der Querträger 4 und
die Quertraverse 5 eingelegt werden. Nach dem Biegevorgang
sind diese ebenfalls wie in der vorangegangenen Variante umfänglich umschlossen,
bleiben jedoch hinsichtlich Knautschungen unverformt, da die Vertiefungen 31–34 in ihrer
Tiefe und Kontur auf die Abmessungen des Querträgers 4 und der Quertraverse 5 mit
Spiel abgestimmt sind. Nach der Einschließung des Querträgers 4 und
der Quertraverse 5 zwischen den Hohlprofilsträngen 28, 29 werden
die Längsträgerhohlprofile 2, 3 mit
einem fluidischen Innenhochdruck aufweitend derart beaufschlagt,
dass sich einerseits ein unverrückbarer
Presssitz des Längsträgerhohlprofiles 2, 3 am
Querträger 4 und
an der Quertraverse 5 ergibt und andererseits die Karosserieaufnahmen 24 und
die Längslenker-Lageraufnahmen 19 ausgeformt
werden. Dabei werden sowohl Querträger 4 als auch die
röhrenförmigen Hohlräume 11, 12 der
Quertraverse 5 mit einem fluidischen Gegendruck beaufschlagt,
der ein Zusammendrücken
der Quertraverse 5 und des Querträgers 4 durch den Innenhochdruck in
den Längsträgerhohlprofilen 2, 3 verhindert.
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Alternativ
ist es auch denkbar, den Presssitz durch Innenhochdruck in den Hohlräumen der
Quertraverse 5 bzw. im Querträger 4 zu erreichen,
wobei an der Stelle der von den Vertiefungen 31–34 der Längsträgerhohlprofile 2, 3 gebildeten
Durchführungen
die Quertraverse 5 bzw. der Querträger 4 lokal aufgeweitet
wird. Dabei muss in beiden Strängen 28, 29 des Längsträgerhohlprofils 2, 3 ein
verformungshindernder Gegendruck herrschen, der geringer ist als
der Innenhochdruck innerhalb der Hohlräume 11, 12.
Die Druckdifferenz sollte derart sein, dass eine Aufweitung der
Hohlräume 1, 12 erfolgt,
die nach beendigtem Prozess zu einer den Presssitz erzeugenden Rückfederung
des Materials der Hohlprofilstränge 28, 29 führt. Dieser
kann – bei
gleichzeitig entsprechender großer
Höhe des
Innenhochdruckes in der Quertraverse 5 – jedoch so groß sein,
dass im oberen Hohlprofilstrang 28 die Karosserieaufnahmen 24 und
die Lageraufnahmen 19 ausgeformt werden. Desgleichen ist
es dabei denkbar, diese Aufnahmen 24 und 19 schon
vor der Biegeumformung des Längsträgerhohlprofiles 2, 3 durch
Innenhochdruckumformen auszubilden. Auf alle Fälle dürfen die Lochungen der Aufnahmen 19 und 24 erst
nach der Verbindung der Quertraverse 5 und des Querträgers 4 mit
den Längsträgerhohlprofilen 2, 3 aus
Dichtigkeitsgründen
erfolgen. Die Endabschnitte 35 und 36 des Querträgers 4 und
die Hinterachsaufnahmen 14 der Quertraverse 5 ragen
nun durch die aufeinanderliegenden Hohlprofilstränge 28, 29 des
Längsträgers hindurch.
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Auf
jeden Fall kommt zur Erreichung einer unlösbaren Verbindung der Längsträgerhohlprofile 2, 3 mit
der Quertraverse 5 zur Hilfe, dass durch die Ausgestaltung
der Quertraverse 5 (Doppel-Rohrprofil mit beabstandender
Doppelblechlage) im Zuge der Aufweitung der Längsträgerhohlprofile 2, 3 mittels
Innenhochdruck die Quertraverse 5 formschlüssig eingefasst
wird.
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Die
aufeinanderliegenden Hohlprofilstränge 28 und 29 können zur
Gewährleistung
der Stabilität der
Längsträger gegenüber quer
angreifenden die beiden Hohlprofilstränge 28 und 29 auseinanderscherenden
Kräften
Formschluss- und Gegenformschlusselemente nach Art von Vertiefungen
und formentsprechenden Erhebungen beispielsweise in Form von Rippen 37 und
entsprechenden Rinnen 38 gemäß 9 mit hinterschneidungsfreiem, hier beispielsweise
trapezförmigem
Querschnitt aufweisen. Die Rinnen 38 können vor dem Biegevorgang um 180° des Längsträgerhohlprofiles 2, 3 durch
einen Prägevorgang
hergestellt oder in verfahrensökonomischer
Weise in dem Umformvorgang zur Erzeugung des Rechtecksquerschnittes
der Längsträgerhohlprofile 2, 3 durch
Innenhochdruck beim Schließen
des Innenhochdruck-Umformwerkzeuges
oder durch einen oder mehrere in das Umformwerkzeug integrierte
Stempel ausgebildet werden. Die Rippen 37 und die gewünschte genaue
Kontur der Rinnen 38 können
dann im Zuge dieser Innenhochdruckumformung ausgeformt werden. Bei
dem oben erwähnten Biegevorgang
greift in der Annäherungsbewegung der
Hohlprofilstränge 28, 29 die
Rippe 37 dann in die formnegative Rinne 38 ein.
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Es
ist auch denkbar, nach dem Biegevorgang bei Anlage der beiden Hohlprofilstränge 28, 29 aneinander
im Zuge der Herstellung des Presssitzes durch Innenhochdruckumformen
die Rippe 37 aus dem vertiefungsfreien Hohlprofilstrang 28 in
die im unteren Hohlprofilstrang 29 ausgebildeten Rinne 38 hineingeformt
werden, was zum einen zum Vorteil hat, dass keine präzise und
damit aufwendige Annäherung
der Hohlprofilstränge 28, 29 vonnöten ist,
um einen Formschluss zu erreichen, und zum anderen, dass ein ohnehin
erforderliches Verfahren zur Festsetzung der Quertraverse 5 und
des Querträgers 4 verfahrensökonomisch
gleichzeitig genutzt werden kann. Letzen Endes werden die beiden
Hohlprofilstränge 28 und 29 unlösbar aneinandergefügt, beispielsweise
durch Schweißen
in der Trennfuge 60, insbesondere Laserschweißen, WIG-Impuls-
oder Plasma-Impulsschweißen. Kleben
ist ebenfalls möglich,
wobei die Unterseite des oberen Hohlprofilstranges 28 und/oder
die Oberseite des unteren Hohlprofilstranges 29 mit einem
Kleber beschichtet wird. Ebenfalls ist die Belotung dieser Flächen denkbar, wonach
jeder Teil des Fahrwerkrahmens 1 oder der Rahmen 1 als
Ganzes einer Hitzbehandlung in einem Ofen unterzogen werden muss.
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In 2 ist der vordere Teil des
Fahrwerkrahmens 1 dargestellt, welcher Teil zwei parallel
verlaufende und in der Ho rizontalebene voneinander beabstandete
Längsträgerhohlprofilen 39, 40,
die Quertraverse 15 mit den Befestigungslöchern 8 zur
Halterung des Getriebes, einen vorderen Querträger 41, Karosserieaufnahmen 7 und 42,
Lageraufnahmen 43 für
den Längslenker
sowie eine Federbeinaufnahme 44 beinhaltet.
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Ähnlich zum
hinteren Teil des Fahrwerkrahmens 1 ist der vordere Teil
gefertigt, wobei allerdings die Quertraverse 15 im Bereich
der zum hinteren Teil weisenden offenen Enden 45, 66 der
Längsträger angeordnet
ist. In dessen Anschluss folgen zum Querträger 41 hin, der zusammen
mit endseitigen Karosserieaufnahmen 7 der Längsträger im Bereich
der Biegekante 46 der um 180° auf sich zurückgebogenen
Längsträgerhohlprofile 39, 40 die
vordere Abschlusskomponente des Fahrwerkrahmens 1 bildet, die
Lageraufnahmen 43 für
den Längslenker,
weitere Karosserieaufnahmen 42 und dann – in einem
in Höhenrichtung
gekröpften
Abschnitt 47 die Federbeinaufnahme 44. Obwohl
der Abschnitt 47 bei einigen Fahrzeugen, wie bei Lastkraftwagen
nicht unbedingt gekröpft
sein muss, ist diese für
nichtselbsttragende Aufbaustrukturen, beispielsweise bei Geländewagen unabdingbar.
Die Kröpfung
kann im ersten Innenhochdruckumformvorgang bei der Profilierung
der ursprünglich
geradlinig verlaufenden Längsträgerhohlprofile 39, 40 beim
Schließen
des formentsprechend ausgebildeten Umformwerkzeuges gebildet werden. Im übrigen können die
Quertraversen 15 und 5 gegenüber dem gezeigten Ausführungsbeispiel
derart in Längslage
des Rahmens 1 verschoben angeordnet sein, dass hinsichtlich
eines Seitenaufpralls ein optimaler Schutz für die Fahrzeuginsassen gegeben ist.
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Die
Herstellung jeder Federbeinaufnahme 44 kann vor oder nach
dem ersten Innenhochdruck-Umformvorgang erfolgen, wobei sie einstückig aus
jedem Längsträgerhohlprofil 39, 40 gebildet
oder zweistückig
gefertigt werden kann. Der sich an die Kröpfungsstufe 49 zum
vorderen Querträger 41 hin anschließende Abschnitt 50 des
jeweiligen Hohlprofiles 39 ,40 wird in beiden
Fällen
um eine die Mittenlängsachse 51 des
Hohlprofiles 39, 40 bzw. – in diesem Ausführungsbeispiel – des oberen
Hohlprofilstranges 61 in einem Winkel von etwa 45° schneidende,
aus 3 ersichtliche Horizontalachse 52 um
einen Winkel von mindestens 90° nach
oben gebogen, so dass der Abschnitt 50 in dem jeweils anderen Hohlprofil 39, 40 abgewandter
Richtung und bezüglich
des Richtungsverlaufes des restlichen Hohlprofiles 39, 40 radial
nach außen
absteht. Das Hohlprofil 39, 40 steht also dort
bezüglich
seines im wesentlichen geradlinigen Richtungsverlaufes außerhalb
der Federbeinaufnahme 44 seitlich über. Nach dieser Biegeoperation
wird der seitliche Überstand
nach einem bestimmten Höhenversatz
zum außerhalb
der Federbeinaufnahme 44 verlaufenden Hohlprofil 39, 40 in
eine Horizontalebene nach außen
weisend abgewinkelt und abgeplattet. An diese so gebildete eine Hälfte der
Federbeinaufnahme 44 sich anschließend wird zur Bildung der anderen
Hälfte
der Federbeinaufnahme 44 das Hohlprofil 39, 40 selbst
bzw. bei zweistückiger
Ausführung
des Hohlprofiles 39, 40 der zweite Teil des Hohlprofiles
spiegelverkehrt zu dieser Hälfte
gebogen, in gleicher Richtung abgewinkelt und abgeplattet.
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Bei
der Verwendung eines zweistückigen Längsträgerhohlprofiles 39, 40 gemäß der 2 und 3 sind die zusammenhängenden Hohlprofilstränge 28, 29 des
hinteren Teils des Fahrwerkrahmens 1 hier selbständige Bauteile
für sich.
Diese werden nun von einem oberen kürzeren Hohlprofilstrang 61,
der die durch Innenhochdruck ausgeformte quertraversennahe Karosserieaufnahme 42 und
die Lageraufnahme 43 für
den Längslenker
aufweist sowie mit seinem querträgernahen
Ende 62 eine Hälfte
der Federbeinaufnahme 44 bildet, und von einem im wesentlichen
unten verlaufenden längeren
Hohlprofilstrang 63 gebildet, der im Bereich des Querträgers 41 um
180° zu
sich zurückgebogen
ist und auf das Ende 62 des oberen Hohlprofilstranges 61 zuläuft, wobei
das dortige Ende 64 des Stranges 63 die andere
Hälfte
der Federbeinaufnahme 44 bildet und wobei am Strang 63 im
Bereich des Querträgers 41 die vordere
Karosserieaufnahme 42 mittels Innenhochdruck ausgeformt
ist. Die parallelen in Querrichtung zur Längsachse 51 des jeweili gen
nicht zur Federbeinaufnahme 44 gehörigen nebenliegenden Teils 48 des
Hohlprofilsstranges 61 und 63 schräg nach oben und
außen
weisenden und über
diesen im wesentlichen geradlinig und in horizontaler Ebene verlaufenden
Teil 48 des Stranges 61, 63 überstehenden
Enden 62 und 64 der Hohlprofilstränge 61 und 63 werden
nun ab einem bestimmten gewünschten
Höhenversatz
zu der besagten horizontalen Ebene so nach außen abklappend umgebogen, dass
die Enden 62 und 64 parallel zu dieser Ebene weiterverlaufen.
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Des
weiteren werden die abgeklappten Enden 62 und 64 abgeplattet
und zur Bildung der Durchführung 71 der
Federbeinaufnahme 44 gelocht. Vor dem Lochen kann die Abplattung 65 endseitig
im rechten Winkel nach unten gebogen werden, so dass die Abplattung 65 ein
biegesteifes U-Profil ergibt. Abschließend – jedoch vor dem Lochvorgang,
der vorteilhafter Weise durch Stanzen bewerkstelligt werden kann – werden
die abgeplatteten Enden 62 und 64 an ihrer Stoßstelle
miteinander unlösbar
verbunden, vorzugsweise verschweißt. Nach der so ausgebildeten
Federbeinaufnahme 44 können
deren Enden 62 und 64 durch Innenhochdruckumformen
im nach oben gebogenen Bereich zu Holmen mit grob angenähert kreisförmigem Querschnitt
aufgeweitet werden, wodurch die Torsions- und Biegesteifigkeit der Federbeinaufnahme 44 weiter
erhöht
wird. Zur Realisierung eines derart aufgeweiteten Endes 64 des Hohlprofilstranges 63 muss
an diesem zwischen der Biegekante 46 des Längsträgerhohlprofiles 39, 40 und
dem Ende 64 der Federbeinaufnahme 44 eine Anschlussöffnung zur
Einleitung des Druckfluids vorgesehen sein, da die Biegekante 46 des
Längsträgerhohlprofiles 39, 40 relativ
scharf ist und somit eine Druckbeaufschlagung des Endes 64 vom
dem hinteren Teil des Fahrwerkrahmens 1 zugewandten Ende 66 des
unteren Stranges 63 her nicht möglich ist.
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Im
Falle eines einstückigen
Längsträgerhohlprofiles 39, 40,
dessen Herstellung hinsichtlich der Federbeinaufnahme 44 im
folgenden durch die 10–14 begleitet beschrieben
wird, wird der radial abstehende Abschnitt 50 nun um eine
weitere zur Horizontalachse 52 in Höhenrichtung beabstandete Parallelachse 53 um
etwa 90° nach
vorne – parallel zur
Längsrichtung
des Längsträgerhohlprofils 39, 40 – gebogen,
so dass ein Teilabschnitt 54 des Abschnittes 50 etwa
parallel zur Längserstreckung
des sich an die Federbeinaufnahme 44 anschließenden restlichen
Hohlprofiles 39, 40 jedoch mit Höhen- und
Seitenversatz dazu liegt. Eine Hälfte
der Federbeinaufnahme 44 erstreckt sich dabei vom geradlinigen quertraversennahen
Abschnitt 48 aus am Fuße
des hochgebogenen Bereiches des Abschnittes 50 bis zur
Mitte des Teilabschnittes 54. Die andere Hälfte der
Federbeinaufnahme 44 schließt direkt an und erstreckt
sich von dieser Mitte bis zum Fuße des heruntergebogenen Bereiches
des geradlinigen querträgernahen
Abschnittes 48.
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Danach
erfolgen zu diesen Biegevorgängen spiegelbildliche
Biegeschritte. Im Anschluss an den Teilabschnitt 54 wird
nämlich
der Abschnitt 50 um eine zur Parallelachse 53 auf
gleicher Höhe,
jedoch unter einem Winkel von etwa 90° zu dieser liegende ebenfalls
horizontale Achse 55 um etwa 90° nach unten und zurück gebogen,
so dass das Ende des Hohlprofiles 39, 40 radial
einwärts
zum jeweils anderen Hohlprofil 39, 40 zeigend
steht. Schließlich
wird der Abschnitt 50 in der weiteren Folge um eine zur
horizontalen Achse 55 parallele Achse 56, die
in Höhenrichtung
von dieser entsprechend der Relativlage der Horizontalachse 52 zur
Parallelachse 53 beabstandet ist, um mindestens 90° nach vorne
gebogen, so dass das dem vorderen Querträger 41 zugewandte Ende 57 des
Abschnittes 50 in etwa mit dem Teil 48 des Hohlprofiles 39, 40 vor
der Federbeinaufnahme 44 fluchtet. Danach wird nun der
radial über
den restlichen Längsverlauf
des Hohlprofiles 39, 40 überstehende Teilabschnitt 54 abgeplattet.
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Anschließend wird
das Längsträgerhohlprofil 39, 40 in
ein Innenhochdruckumformwerkzeug eingelegt und unter Beibehaltung
der Abplattung 65 durch Ausüben eines Innenhochdruckes
beide rends des Längsträgerhohlprofiles 39, 40 aufgeweitet.
Hierbei kann gleichzeitig die vorab erwähnte Formgebung des Querschnittes
des ursprünglich
mit kreisrundem Querschnitt versehenen Längsträgers und die Ausbildung der
Karosserieaufnahmen 42 und der Lageraufnahmen 43 für die Längslenker
erfolgen. In besonders vorteilhafter Weise werden bei diesem Innenhochdruckumformvorgang
die Querschnitte der durch die Biegevorgänge ausgebildeten, den Höhenversatz
zum restlichen Längsträgerhohlprofil 39, 40 erbringenden
beiden Holme 58, 59 der Federbeinaufnahme 44,
die beim Biegen stark geknautscht werden, in grober Annäherung wieder
kreisförmig
ausgeformt. Dadurch wird der Federbeinaufnahme 44 ein besonders
hohes Maß an
Biegesteifigkeit verliehen. Abschließend werden die Federbeinaufnahmen 44 an
ihrer Abplattung 65, genauso wie die Lageraufnahmen 43 und
die Karosserieaufnahmen 42 mittels in das Innenhochdruckumformwerkzeug,
in dem die Längsträgerhohlprofile 39, 40 innenhochdruckumgeformt
werden, integrierter Lochstempel verfahrensökonomisch in einem Arbeitsgang
gelocht, wobei die Durchführung 71 der
Federbeinaufnahme 44 entsteht. Erst danach erfolgt die
Biegung des Längsträgerhohlprofiles 39, 40 um
180° unter
Erzeugung der Biegekante 46.
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Mit
der beschriebenen Biegetechnik ist es möglich, auch die vom eigentlichen
Verlauf der Längsträgerhohlprofile 39, 40 stark
höhen-
und seitenversetzte komplex ausgebildete Federbeinaufnahme 44 in
das jeweilige Längsträgerhohlprofil 39, 40 einstückig zu
integrieren und Umformgrade mit geringstmöglichem Material- und Fügeaufwand
darzustellen, die mittels der Innenhochdruckumformtechnik allein
nicht realisierbar sind. Aufgrund des Doppelkammerprofiles der Längsträger wird
eine etwaige Schwächung
des Längsträgerhohlprofiles 39, 40 am
Ort der Federbeinaufnahme 44 in der Biegesteifigkeit in
vertikaler Richtung durch den unten verlaufenden, weitgehend unverformt
gebliebenen ungeschwächten
Hohlprofilstrang 63 kompensiert. Die Duktilität des Hohlprofilmaterials
und damit der Biegsamkeit bzw. der Verformbarkeit des Hohlprofiles 39, 40 bei
der Ausbildung der Federbeinaufnahme 44 kann bei Verwendung
von Stahl durch Zwischenglühen
zwischen den einzelnen Biegeschritten verbessert werden. Bei der
Verwendung von Aluminium und anderen Werkstoffen mit erheblich niedrigerem Schmelzpunkt
kann dies durch andere, insbesondere lokal auf den zu biegenden
konzentrierte Wärmebehandlungsarten
geschehen.
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Es
sei hier noch einmal betont, dass einer der wesentlichen Integrationsschritte
zur Verringerung der Bauteilevielfalt die Herstellung der Federbeinaufnahmen
aus dem Längsträgerhohlprofil
durch die besondere Biegetechnik ist, mit der das Längsträgerhohlprofil
umgeformt wird. Durch die damit erreichte einstückige Ausbildung entfallen
zum einen aufwendige Fügeoperationen
einer separaten Aufnahmekonsole an dem Längsträger, die immer Stabilitätsschwachstellen
der Rahmenkonstruktion insbesondere bei hohen mechanischen Belastungen
darstellen und funktionsvermindernder Korrosion und Fügemängeln ausgesetzt
sind. Gleichzeitig wird durch die Einstückigkeit eine Verbesserung
der Torsionssteifigkeit erzielt. Des weiteren wird durch die im Längsträger am Ort
der Federbeinaufnahme durch den mehrfachen Biegevorgang erzeugte
extrem hohe Verspannung die Biege- und Torsionssteifigkeit der Federbeinaufnahme
besonders stark erhöht. Durch
die Anwendung der Innenhochdruckumformtechnik, bei der in diesem
Falle der Längsträger aufgeweitet
wird, wird der an den abgeplatteten Bereich der Federbeinaufnahme
unmittelbar angrenzende durch die Verdrillung und Verbiegung mit
Falten versehene Bereich zu einer annähernd runden faltenfreien Querschnittsform
aufgeweitet, wodurch die Biegesteifigkeit weiter erhöht wird.
Die Aufweitung erfolgt verfahrensökonomisch im Zuge der speziellen bauraumangepassten
und präzisen
Gestaltung der Querschnittsform und des Oberflächenverlaufes des Längsträgers, so
dass es bei der Herstellung der faltenfreien Querschnittsform an
der Federbeinaufnahme keines weiteren Umformschrittes bedarf. Durch die
geschilderte Biegetechnik können
an Hohlprofilen Formen mit hohen Umformgraden erzeugt werden, die durch
Innenhochdruckumformen mit der entsprechenden Aufweitlänge – wenn überhaupt – zumindest
nicht prozesssicher erzielt werden können. Dies betrifft besonders
den dabei nun möglichen
Einsatz von niedrigduktilen Leichtbauwerkstoffen, wie beispielsweise
die meisten Aluminiumlegierungen, mit denen durch reines Innenhochdruckumformen
nur geringe Umformgrade beim Aufweiten erzielt werden können, so
dass auch vor diesem Hintergrund noch weiter an Gewicht bei der
Herstellung des Rahmens 1 eingespart werden kann.
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Sowohl
bei der einstückigen
als auch bei der zweistückigen
Gestaltung der Längsträgerhohlprofile 39, 40 werden
die Hohlprofilstränge 61 und 63 wie die
Hohlprofilstränge 28 und 29 des
hinteren Teils des Fahrwerkrahmens 1 aneinander befestigt.
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Nach
erfolgter Ausbildung der zwei Teile des Fahrwerkrahmens 1 werden
der vordere Teil und der hintere Teil mit den Enden 18 der
Längsträgerhohlprofile 2,3 in
die zum hinteren Teil weisenden offenen Enden 45, 66 der
Längsträgerhohlprofile 39, 40 zusammengesteckt.
Abschließend
werden die Enden 18 mit den Enden 45, 66 in
der Stecklage miteinander verschweißt oder verklebt. Die Steckverbindung
ist durch die Endenüberlappung
der Längsträgerhohlprofile 2, 3 und 39, 40 aufgrund
der dabei erzielten Wandungsverdopplung hinsichtlich des Crashverhaltens
bei einem Seitencrash sehr vorteilhaft. Alternativ zu einer auch
unter großem
Kraftaufwand unlösbaren
Befestigung der beiden Teile des Fahrwerkrahmens 1 aneinander
ist es denkbar, die Enden der Längsträgerhohlprofile
in Stecklage durch lokales Innenhochdruckumformen im Überlappungsbereich der
Enden aneinander zu pressen und gemeinsam so aufzuweiten, dass eine
doppelwandige Ausbeulung ausgeformt wird. Diese Ausbeulung besteht dann
aus mindestens einem, vorzugsweise aufgrund von Stabilitäts- und
Haltbarkeitsgründen
des mechanisch hochbelasteten Rahmens 1 aus mehreren über den
Umfang des Hohlprofilendes verteilten inneren Formschlusselement(en),
das am jeweils eingesteckten Ende ausgebildet ist, und aus jeweils
einem zu diesem formnegativen äußeren Gegenformschlusselement,
das am aufnehmenden Ende ausgebildet ist. Das innere Formschlusselement
ist hierbei im Gegenformschlusselement vollkommen formschlüssig festgelegt.
Zu diesem Innenhochdruckumformvorgang muss an demjenigen Längsträgerhohlprofil,
das das einzusteckende Ende aufweist, eine Anschlussöffnung im
Bereich des Endes vorgesehen sein, damit das Druckfluid in das Hohlprofil
eingeleitet werden und somit die Druckbeaufschlagung erfolgen kann.
Des weiteren ist es auch möglich,
diese Formschlusselemente an den Enden schon auszuformen, bevor
die Enden zusammengesteckt werden. Hierbei kann jegliche Ausbeul-
oder Prägetechnik
oder auch die Innenhochdruck-Umformtechnik angewandt werden. Die
einander formentsprechenden Formschlusselemente müssen dann
jedoch derart ausgebildet sein, dass im Rahmen der Elastizität des Hohlprofilmaterials
des einzusteckenden Endes die Formschlusselemente beim Einstecken
kurzfristig zurückgedrückt werden
können
und dann in die Gegenformschlusselemente des aufnehmenden Endes
einrasten, wodurch der hintere Teil des Fahrwerkrahmens 1 am
vorderen Teil in Längsrichtung
und Umfangsrichtung verschiebe- und drehsicher arretiert ist. Schließlich ist
es noch möglich,
dass im aufnehmenden Ende das Gegenformschlusselement durch eine
der oben genannten Techniken schon ausgebildet ist, wonach das andere
Ende unverformt eingesteckt wird und erst dann mittels Innenhochdruckumformen das
Formschlusselement in das bestehende Gegenformschlusselement hineingeformt
wird. Die Formschluss- und Gegenformschlusselemente sind hinterschneidungsfrei
auszubilden, so dass das jeweilige Hohlprofil nach der Umformung
wieder aus dem Werkzeug verklemmungsfrei entnommen werden kann.
Durch die Verbindung der Rahmenteile mittels derartiger Formschlusselementen
verhält
sich der Rahmen 1 gegenüber
mechanischen Beanspruchungen, wie sie sich im Fahrbetrieb ergeben,
ausreichend starr. Die beschriebene Verbindung ist neben ihrer einfachen
Herstellung dahingehend vorteilhaft, dass bei Reparaturfällen mit
erhöhtem
Kraftaufwand die Verbindung durch Ausknöpfen der Formschlusselemente
aus den Gegenformschlusselementen in re lativ einfacher Weise gelöst werden
kann, so dass nur der Teil, bei dem ein Schaden aufgetreten ist, ausgewechselt
werden muss, während
der andere noch einsatzfähige
Teil weiterverwandt werden kann.
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Alternativ
zum beschriebenen zweiteiligen Rahmen 1 ist auch eine einteilige
Herstellung des Rahmens 1 denkbar. Hierbei wird jeweils
ein mit etwa der doppelten Länge
des Längsträgers im
fertig hergestellten Rahmen 1 verlängertes Längsträgerhohlprofil verwandt und
mittels der beschriebenen Biegetechnik die Federbeinaufnahme 44 ausgebildet,
wonach die Karosserieaufnahmen und die Längslenkerlageraufnahmen mittels
Innenhochdruck und die Vertiefungen für die spätere Aufnahme der Quertraversen
und der Querträger
ausgeformt werden. Dabei hat der Innenhochdruck auch Wirkung auf
die Holmenausbildung der Federbeinaufnahme 44. Alsdann wird
das Längsträgerhohlprofil
nach Einlegen der Quertraversen und der Querträger in die Vertiefungen an
den Stellen der Enden des künftigen
Doppelkammerlängsträgers um
180° um
eine horizontale Querachse zu sich zurückgebogen, so dass die beiden
wie gehabt entstehenden Hohlprofilstränge aufeinander zu liegen kommen
und die Quertraversen und Querträger
dann umfänglich
einfassen. Die Enden, die beispielsweise in der Federbeinaufnahme aufeinanderzu
laufen und entsprechend umgeformt deren beide Hälften bilden oder im unteren
Hohlprofilstrang nebeneinander zu liegen kommen und zusammengesteckt
werden, werden miteinander verschweißt oder in einer anderen Weise
unlösbar
miteinander verbunden. Anschließend
werden dann – wie
beim zweiteiligen Rahmen beschrieben – durch Beaufschlagung der
Hohlräume
der Quertraversen und der Querträger
mittels Innenhochdruck durch den im Aufweiten erzeugten Presssitz
und Formschluss in den Vertiefungen der Längsträgerhohlprofile festgesetzt.
Bei der anderen Variante, bei der das jeweilige Längsträgerhohlprofil
unter Beibehaltung der Kontur der Quertraversen und der Querträger aufgeweitet
wird, um diese festzusetzen, ist zumindest ein Anschluss zur Einleitung
des Druckfluids vorzusehen. Abschließend können – aufgrund von Dichtigkeitsüberlegungen – dann erst
die Abplattung der Federbeinaufnahme und die Lochungen in den jeweiligen
Aufnahmen hergestellt werden. Die einteilige Version des Rahmens 1 erfordert
durch den Entfall der Fügetechniken
beim Verbinden zweier Teile weniger Fertigungsaufwand und erbringt
eine weitere Bauteilreduzierung bei der Fertigung des Rahmens 1.
Außerdem
weist er durch den nahezu unterbrechungslosen einstückigen Verlauf
der in Doppelkammerart versteiften Längsträger eine besonders starre Beschaffenheit
aus, was sich bei Frontal- und Offset-Crashs für den Personenschutz in der
Fahrgastzelle positiv auszeichnen kann.
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Es
sei an dieser Stelle noch einmal betont, dass die Federbeinaufnahmen 44 auf
mehrere Weise erfindungsgemäß ausgebildet
werden können.
Zum einen kann das Längsträgerhohlprofil 39, 40 aus
zwei separaten aneinander gereihten Einzelhohlprofilen gebildet
sein, unabhängig
davon, ob das Hohlprofil 39, 40 einen Hohlprofilstrang
oder mehrere aufeinanderliegende umfasst; nur der oberste Strang
weist die Federbeinaufnahme 44 auf. Die Federbeinaufnahme 44 ist
hier in zwei Hälften
geteilt. Die eine Hälfte
wird durch die Biegung und Abwinklung eines Endes des einen Einzelhohlprofils
ausgeformt und die andere Hälfte
wird durch Biegen des zugewandten Ende des anderen Einzelhohlprofils
spiegelverkehrt zu der einen Hälfte
und durch Abwinklung des gebogenen Endes des anderen Einzelhohlprofils
in die gleiche Richtung ausgebildet. Danach werden die beiden Hälften fest
miteinander verbunden, vorzugsweise verschweißt und/oder verklebt. Letztendlich
wird der abgewinkelte Bereich abgeplattet und gelocht, wodurch die
Federbeinaufnahme fertig ausgebildet ist.
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Zum
anderen kann das Längsträgerhohlprofil 39, 40 aus
jeweils zwei separaten aufeinanderliegenden Hohlprofilsträngen 61 und 63 zusammengesetzt
sein und die Federbeinaufnahme 44 ebenfalls wie bei der
oberen Variante aus zwei vorerst getrennten Hälften bestehen. Aus dem querträgernahen Ende 62 des
Hohlprofilstranges 61 wird die eine Hälfte und aus einem auf die ses
Ende 62 zulaufendes Ende 64 des im wesentlichen
unten verlaufenden längeren
und um 180° zu
sich zurückgebogenen Hohlprofilstranges 63 die
andere Hälfte
der Federbeinaufnahme 44 gebildet. Der untere Hohlprofilstrang 63 bildet
gewissermaßen
durch seine Zurückbiegung
um 180° einen
Teil des oberen Stranges 61. Die beiden Enden 62 und 64 werden
nun nach der erfindungsgemäßen zueinander
spiegelverkehrten Biegung nach oben – wie gehabt – an diese
anschließend
um eine zur Längsachse
des nicht zur Federbeinaufnahme 44 gehörigen nebenliegenden Teils des
Längsträgerhohlprofiles 39, 40 parallelen
Achse in die gleiche Richtung abgewinkelt. Danach werden die aneinanderliegenden
Enden 62 und 64 an ihrer Stoßstelle unlösbar verbunden, vorzugsweise
verschweißt.
Das Abplatten und Lochen der Abwinklung kann vor oder nach dem Fügevorgang
erfolgen.
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Des
weiteren kann die Federbeinaufnahme 44 des Rahmens 1 aus
dem Längsträgerhohlprofil 39, 40 einstückig geformt
sein, wobei das Hohlprofil 39, 40 aus einem einzigen
Hohlprofilstrang besteht. Dabei wird Längsträgerhohlprofil 39, 40 beiderends um
180° zurückgebogen,
wobei anschließend
dessen Enden um die Horizontalachse 52 unter Bildung jeweils
einer Hälfte
der Federbeinaufnahme 44 spiegelverkehrt zueinander gebogen
und in gleicher Richtung abgewinkelt und daraufhin die seitlich
aneinanderliegenden Hälften
fest miteinander verbunden werden. Das Abplatten und Lochen der
Abwinklung kann ebenfalls vor oder nach dem Fügevorgang erfolgen.
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Weiterhin
kann die Federbeinaufnahme 44 ohne Trennstoß der Hälften ausgebildet
sein. Hierzu wird der radial abstehende Abschnitt 50 um
eine weitere zur Horizontalachse 52 in Höhenrichtung
beabstandete Parallelachse 53 um etwa 90° nach vorne gebogen,
wonach dieser parallel zur Längsrichtung des
Längsträgerhohlprofils 39, 40 verläuft, so
dass ein Teilabschnitt 54 des Abschnittes 50 etwa
parallel zur Längserstreckung
des sich an die Federbeinaufnahme 44 anschließenden restlichen Längsträgerhohlprofiles 39, 40 jedoch
mit Höhen-
und Seitenversatz dazu liegt. Die eine Hälfte der Federbeinaufnahme 44 erstreckt
sich dabei bis zur Mitte des Teilabschnittes 54. Die Herstellung
der anderen von der Mitte des Teilabschnittes 54 aus in
Richtung des vorderen Querträgers 41 verlaufenden
Hälfte
der Federbeinaufnahme 44 erfolgt in einfacher Weise durch spiegelbildliches
Weiterbiegen des Abschnittes 50 im Anschluss an den Teilabschnitt 54 gemäß den 12 und 13. Hernach erfolgt das Abplatten und Lochen
des durch den speziellen Biegevorgang resultierenden abgewinkelten
Bereiches.