DE19604942A1

DE19604942A1 - Fahrwerksträger und Verfahren zur Herstellung des Fahrwerksträgers

Info

Publication number: DE19604942A1
Application number: DE19604942A
Authority: DE
Inventors: Einhard Dipl Ing Kleinschmit; Peter Tattermusch; Harald Dipl Ing Reimold
Original assignee: Daimler Benz AG; Mercedes Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1996-02-10
Filing date: 1996-02-10
Publication date: 1997-08-14
Anticipated expiration: 2016-02-11
Also published as: US5944440A; DE19604942C2; JP3242343B2; JPH09221061A

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrwerksträger mit einem aus einer naturharten Aluminiumlegierung bestehenden Trägerhohlprofil so wie ein Verfahren zur Herstellung des Fahrwerksträgers.

Aus der EP 0 548 859 31 ist ein Verfahren zum Herstellen von Fahrwerksträgern bekannt, wobei Fahrwerksträger die aus längs nahtgeschweißten Rohren aus einer naturharten Aluminiumlegierung hergestellt sind. Ein solches Rohr wird aus einer Blechtafel aus einer AlMgMn-Legierung hergestellt, indem die Blechtafel ent sprechend längs gekrümmt und entlang der entstehenden Längsnaht verschweißt wird. Anschließend werden diese längsnahtgeschweiß ten Rohre mit Hilfe des Innenhochdruckumformens kalt umgeformt und zuvor zwischengeglüht. Mittels dieser Umformtechnik ist die Anpassung der Querschnitte des Fahrwerksträgers an die jeweili gen örtlichen Beanspruchungen jedoch nur begrenzt möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Fahrwerksträger der eingangs genannten Art zu schaffen, der ein möglichst geringes Gewicht bei gleichzeitig sehr hoher Betriebsfestigkeit über seine ge samte Länge aufweist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Trägerhohlprofil ka stenförmig aus einer Oberschale und einer Unterschale, die je weils aus einem aus der naturharten Aluminiumlegierung bestehen den Aluminiumblech hergestellt sind, besteht, wobei die Ober- und die Unterschale im Bereich ihrer aneinander anschließenden Profilschenkel jeweils längsseitig miteinander verschweißt sind. Durch diese Konstruktion ist es möglich, für den Fahrwerksträger große Querschnittssprünge sowie schroffe Übergänge zu schaffen. Auf der Innenseite dieser Kastenprofile können lokale Verstär kungen oder Knoten angebracht werden. Das Gewicht des Fahrwerk strägers wird so erheblich reduziert, zumal entsprechende Wider standsmomente des Fahrwerksträgers gezielt auf die jeweiligen örtlichen Belastungen abgestimmt werden können. Durch die erfin dungsgemäße Lösung wird ein Fahrwerksträger mit einem sehr ge ringen Gewicht bei gleichzeitig hervorragender Festigkeit er zielt.

In Ausgestaltung der Erfindung sind die längsverlaufenden Schweißnähte in niedrig belasteten Bereichen des kastenförmigen Trägerhohlprofils verlegt. Dadurch wirkt sich der Festigkeitsab fall im Schweißnahtbereich nicht nennenswert auf die Betriebsfe stigkeit des Fahrwerksträgers aus.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind den Ober- und Un terschalen Verstärkungsmittel für hochbelastete Bereiche des Trägerhohlprofils zugeordnet. Diese Verstärkungsmittel können gezielt an den jeweils hochbeanspruchten Bereichen des Fahr werksträgers eingesetzt werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind als Verstärkungs mittel über die Länge des Trägerhohlprofils verteilt mehrere Verstärkungsbleche vorgesehen. In weiterer Ausgestaltung sind die Verstärkungsbleche bei überlappenden Ober- und Unterschalen innerhalb der größeren Schale angeordnet und weisen Positionier nasen auf, auf denen die Profilschenkel der anderen Schale auf liegen und gleichzeitig die Profilschenkel der äußeren Schale die der inneren Schale überlappen. Dadurch ist die Lage der ei nen Schale zur anderen Schale für eine anschließende Verschwei ßung positionierbar.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von be vorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die anhand der Zeichnungen dargestellt sind.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrwerksträgers,

Fig. 2 eine geschnittene Seitenansicht eines Verstärkungselemen tes für den Fahrwerksträger nach Fig. 1, und

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen weiteren erfindungsgemäßen Fahrwerksträger ähnlich Fig. 1.

Ein Fahrwerksträger (1) nach Fig. 1 weist ein kastenförmiges Trägerhohlprofil auf, das aus einer Oberschale (1) und einer Un terschale (2) gebildet ist. Sowohl die Oberschale (1) als auch die Unterschale (2) sind jeweils aus einem Aluminiumblech mit einer naturharten AlMgMn-Legierung hergestellt und unter Bildung jeweils eines Schalenbodens und jeweils zweier sich über die Länge der Oberschale (1) und der Unterschale (2) erstreckender Profilschenkel umgeformt. Die Unterschale (2) weist eine größere Breite auf als die Oberschale (1), so daß die Profilschenkel der Unterschale (2) die korrespondierenden Profilschenkel der Ober schale (1) außen überlappen. Auf den beiden gegenüberliegenden Seiten sind die korrespondierenden Profilschenkel von Oberschale (1) und Unterschale (2) jeweils mittels einer Längsschweißnaht (4, 5) miteinander verschweißt. Um für die Verschweißung von Oberschale (I) und Unterschale (2) eine exakte relative Positio nierung der beiden Schalen, nämlich der Oberschale (1) und der Unterschale (2), zueinander zu erzielen, sind zusätzlich über die Länge des Fahrwerksträgers verteilt und damit über die Länge des kastenförmigen Trägerhohlprofiles verteilt mehrere Verstär kungsbleche (3) (Fig. 1 und 2) in die Unterschale (2) einge setzt, die entsprechend der Innenkontur der Unterschale (2) ge krümmt sind und flächig an der Innenwandung der Unterschale (2) anliegen. Im Bereich seiner beiden seitlichen Wandungen weist jedes Verstärkungsblech (3) jeweils eine Positioniernase (6) auf, die so weit nach oben abragen, daß sie in der eingesetzten Position der Verstärkungsbleche (3) exakt die Position der Ober schale (1) zur Unterschale (2) definieren. Die Unterkanten der Profilschenkel der Oberschale (1) stoßen dabei stumpf auf die Oberkanten der Positioniernasen (6). In dieser Positionierung überlappen die Profilschenkel der Unterschale (2) die Profil schenkel der Oberschale (1) um einen bestimmten Betrag - wie in Fig. 1 dargestellt -, der ausreicht, um die Schweißnähte (4 und 5) ziehen zu können.

Die Oberschale (1) und die Unterschale (2) werden entsprechend ihrem späteren Einsatz als Fahrwerksträger, d. h. als Gelenk- oder Antriebswelle, als Querträger, als Rahmen oder Hilfsrahmen, als Radführungsglied oder ähnliches, umgeformt, wobei der ge wählte Werkstoff durch die Umformung eine Festigkeitssteigerung erfährt. Durch die Gestaltung des kastenförmigen Trägerhohlpro files des Fahrwerksträgers als Kombination aus einer Oberschale (1) und einer Unterschale (2) ist es möglich, das Trägerhohlpro fil auch mit großen Querschnittssprüngen und schroffen Übergän gen zu gestalten. Durch die überlappende Verschweißung sind beim Schweißen zu überbrückende Spalte unabhängig von der Beschnitt genauigkeit. Auf der Innenseite des Trägerhohlprofiles können neben dem Verstärkungsblech (3) auch andere Arten von Verstär kungen und Knoten vorgesehen werden, die gezielt auf die jewei ligen örtlichen Belastungen und die daraus resultierenden Wider standsmomente abgestimmt sind. Durch die Verlegung der Schweiß nähte (4 und 5) im Bereich der seitlichen Wandungen des kasten förmigen Trägerhohlprofiles sind diese in niedrig belastete Be reiche gelegt, wodurch der Festigkeitsabfall im Schweißnahtbe reich sich nicht nennenswert auf die Betriebsfestigkeit der Ge samtkonstruktion auswirkt.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 entspricht in seiner Werk stoffauswahl und der Gestaltung des kastenförmigen Trägerhohl profiles aus einer Oberschale (1a) und einer Unterschale (2a) im wesentlichen dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Oberschale (1a) und die Unterschale (2a) jedoch stumpfgestoßen und im Bereich ihrer stumpfen Stoßstelle mittels der Schweißnähte (4a und 5a) mitein ander verschweißt. Selbstverständlich ist es aber auch bei die sem Ausführungsbeispiel möglich, entsprechende Verstärkungs- oder Knotenelemente an örtlich besonders hochbeanspruchten Stel len einzufügen. Die Spaltverhältnisse zwischen den gegenüberlie genden Stirnkanten der Profilschenkel der Oberschale (1a) und der Unterschale (2a) werden bei diesem Ausführungsbeispiel durch die Genauigkeit des Beschnittes von Oberschale (1a) und Unter schale (2a) bestimmt.

Claims

1. Fahrwerksträger mit einem aus einer naturharten Aluminium legierung bestehenden Trägerhohlprofil, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerhohlprofil kastenförmig aus einer Oberschale (1, 1a) und einer Unterschale (2, 2a), die jeweils aus einem aus der naturharten Aluminiumlegierung bestehenden Aluminiumblech herge stellt sind, besteht, wobei die Ober- und die Unterschale (1, 2; 1a, 2a) im Bereich ihrer aneinander anschließenden Profilschen kel jeweils längsseitig miteinander verschweißt sind.

2. Fahrwerksträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilschenkel von Ober- und Unterschale (1, 2) überlap pend miteinander verschweißt sind.

3. Fahrwerksträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilschenkel stumpf aufeinanderstoßend miteinander verschweißt sind.

4. Fahrwerksträger nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die längs verlaufenden Schweißnähte (4, 5; 4a, 5a) in nied rig belasteten Bereichen des kastenförmigen Trägerhohlprofils verlegt sind.

5. Fahrwerksträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Ober- und Unterschalen (1, 2) Verstärkungsmittel (3) für hochbelastete Bereiche des Trägerhohlprofils zugeordnet sind.

6. Fahrwerksträger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärkungsmittel der Querschnitt des Trägerhohlprofils - an die örtliche Beanspruchung angepaßt - über die Länge des Trägerhohlprofils unterschiedlich gestaltet ist.

7. Fahrwerksträger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärkungsmittel über die Länge des Trägerhohlprofiles verteilt mehrere Verstärkungsbleche (3) vorgesehen sind.

8. Fahrwerksträger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsbleche (3) bei überlappenden Ober- und Un terschalen (1, 2) innerhalb der größeren Schale (2) angeordnet sind und Positioniernasen (6) aufweisen, auf denen die Profil schenkel der anderen Schale (1) stumpf aufliegen und gleichzei tig die Profilschenkel der äußeren Schale (2) die der inneren Schale (1) überlappen.

9. Verfahren zur Herstellung eines Fahrwerksträgers durch Um formen eines Trägerhohlprofiles aus einer naturharten Aluminium legierung, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerhohlprofil aus einer Oberschale und einer Unter schale hergestellt wird, die aus einem aus der naturharten Alu miniumlegierung bestehenden Aluminiumblech umgeformt und über ihre gesamte Länge entlang ihrer gegenüberliegenden Profilschen kel miteinander verschweißt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberschale und die Unterschale überlappend miteinander verschweißt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ober- und die Unterschale stumpf aufeinanderstoßend mit einander verschweißt werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißnähte entlang der seitlichen Profilschenkel der Ober- und der Unterschale in niedrig belasteten Bereichen des kastenförmigen Trägerhohlprofils gelegt werden.