DE19915634A1

DE19915634A1 - Traverse for mounting on front axle of vehicle, with local reinforcing element fixed to base body in region of suspension support breakthrough

Info

Publication number: DE19915634A1
Application number: DE1999115634
Authority: DE
Inventors: Sergio Ortiz
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1999-04-07
Filing date: 1999-04-07
Publication date: 2000-10-12

Abstract

The traverse (1) has a base body (4) made of welded aluminum sheet with box-section profile. In the region of the suspension support breakthrough (2), a local reinforcing element (3) is fixed to the base body to provide high torsional rigidity. The base body may be in two parts, in which case the breakthrough is only reinforced in one region.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Quertraverse, insbesondere für eine Vorderachse eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 oder 2.The present invention relates to a crossbar, in particular for a front axle of a motor vehicle according to the preamble of claim 1 or 2.

Quertraversen für die Vorderachse eines Kraftfahrzeuges dienen als Hilfsrahmen neben der Verschraubung von Gußkonsolen und Lenkeinrichtungen auch für die Verschraubung von Pendelstützen, die als Aggregatelagerungen eingesetzt werden.Cross members for the front axle of a motor vehicle serve as a subframe in addition to the Screwing of cast brackets and steering devices also for screwing Pendulum supports that are used as aggregate bearings.

Diese bekannten Quertraversen sind üblicherweise als kastenförmige Blechkonstruktionen ausgeführt und sind aus Gründen der Festigkeit aus Stahlblechen verschweißt. Für Leichtbaulösungen sind solche Quertraversen aus Stahlblechen nicht geeignet.These known cross members are usually box-shaped sheet metal structures executed and are welded from sheet steel for strength. For Such cross members made of sheet steel are not suitable for lightweight construction solutions.

Für den Fall einer Quertraverse aus leichten Materialien, wie etwa Aluminium, sind Probleme bei der erforderlichen Betriebsfestigkeit aufgetreten, da an besonders kritischen Stellen der Quertraverse, etwa im Bereich von Öffnungen oder Befestigungspunkten, eine Rißbildung zu beobachten ist. Die generelle Erhöhung der Wandstärke der Quertraverse führt zu einer Erhöhung des Gewichts und damit zum Verlust des wesentlichen Vorteils des leichten Materials.Problems arise in the case of a cross-beam made of light materials, such as aluminum occurred at the required operational stability, because at particularly critical points Crossbar, for example in the area of openings or attachment points, to cracking watch is. The general increase in the wall thickness of the crossbar leads to a Increase the weight and thus lose the essential advantage of the light Materials.

Aus der DE-OS 196 21 944 ist es bekannt, ein tiefziehbares Blech örtlich durch ein aufgeklebtes Verstärkungsblech zu verstärken. Allerdings betrifft diese Lösung ein ebenes Karosserieblech, welches anschließend durch Tiefziehen ge- bzw. verformt wird.From DE-OS 196 21 944 it is known to locally draw a deep-drawn sheet to reinforce glued reinforcement plate. However, this solution concerns a level one Body panel, which is then shaped or deformed by deep drawing.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Quertraverse zu schaffen, bei der trotz der Verwendung eines Leichtbaumaterials eine sehr hohe Festigkeit im Bereich von Lagerstellen gegeben ist.It is therefore the object of the present invention to provide a crossbar in which despite the use of a lightweight material, a very high strength in the range of Bearing locations is given.

Diese Aufgabe wird durch eine Quertraverse gelöst, welche die Merkmale gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 oder 2 aufweist.This problem is solved by a cross-beam, which has the features according to the characterizing part of claim 1 or 2.

Demnach umfaßt eine Quertraverse, die insbesondere an einer Vorderachse eines Kraftfahrzeuges eingesetzt wird, einen Grundkörper, der als geschweißte Aluminiumblechkonstruktion ausgeführt ist und der im Querschnitt ein im wesentlichen kastenförmiges Profil zeigt, wobei im Bereich eines Pendelstützendurchbruches ein lokales Verstärkungselement fest mit dem Grundkörper verbunden ist bzw. der Grundkörper durch eine zweiteilige Ausführung nur im Bereich des Pendelstützendurchbruches verstärkt ist.Accordingly, a crossbar, which in particular on a front axle Motor vehicle is used, a body that is welded Aluminum sheet construction is carried out and in cross-section a substantially shows a box-shaped profile, with a local one in the area of a pendulum support opening Reinforcing element is firmly connected to the base body or through the base body a two-part design is reinforced only in the area of the pendulum support opening.

Durch diese Ausbildung der Quertraverse wird eine hohe Torsionssteifigkeit erreicht, insbesondere auch in Bereichen die eine Öffnung aufweisen, wie etwa die Pendelstützendurchbrüche.This design of the cross-member achieves high torsional rigidity, especially in areas that have an opening, such as the Pendulum support breakthroughs.

Weiterbildungen einer solchen erfindungsgemäßen Quertraverse sind der Gegenstand von Unteransprüchen.Developments of such a crossbar according to the invention are the subject of Subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben, in denen dieThe invention is described below with reference to the drawings, in which the

Fig. 1 in perspektivischer Ansicht eine erste Ausführungsform einer erfindungs gemäßen Quertraverse darstellt; und Fig. 1 shows a perspective view of a first embodiment of an inventive cross beam; and

Fig. 2 in perspektivischer Ansicht eine zweite Ausführungsform einer erfindungs gemäßen Quertraverse darstellt. Fig. 2 shows a perspective view of a second embodiment of an inventive cross beam.

In der Fig. 1 ist eine Quertraverse 1 dargestellt, die einen Grundkörper 4 aufweist, der in Form eines kastenförmigen Profils ausgebildet ist. Der Grundkörper 4 ist in der dargestellten Ausführungsform aus Aluminiumblechen aufgebaut, die miteinander verschweißt sind.In Fig. 1, a crossbar 1 is shown, which has a base body 4 , which is designed in the form of a box-shaped profile. The base body 4 is constructed in the illustrated embodiment from aluminum sheets that are welded together.

Der Grundkörper kann aber ebenfalls aus einem einzigen Aluminiumblech bestehen, welches nach der Umformung an der vorderen Kante verschweißt wird.The base body can also consist of a single aluminum sheet, which is welded to the front edge after forming.

Im Bereich eines Pendelstützendurchbruches 2 ist ein lokales Verstärkungselement 3 an der Außenwand des Grundkörpers 4 aufgebracht und damit fest verbunden.In the area of a pendulum support opening 2 , a local reinforcing element 3 is applied to the outer wall of the base body 4 and is thus firmly connected.

Diese Verbindung kann nach einer bevorzugten Ausführungsform durch Verkleben hergestellt werden, wobei ein zusätzliches Vernieten mittels Nieten 5 eine höhere Scherbelastung dieser Bereiche erlaubt.According to a preferred embodiment, this connection can be produced by gluing, an additional riveting by means of rivets 5 permitting a higher shear stress on these areas.

Das lokale Verstärkungselement 3 kann aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt sein. The local reinforcement element 3 can be made of a fiber composite material.

Für den Fall, daß das lokale Verstärkungselement 3 aus einem Faserverbundwerkstoff besteht, wird bevorzugt ein aramidfaserverstärkter Kunststoff (AFK) verwendet, der ebenso ein homogenes Verformungsverhalten zeigt, da dessen E-Modul dem E-Modul von Aluminium vergleichbar ist und da er eine hohe Formänderungsenergie infolge einer hohen Querkontraktionszahl aufweist.In the event that the local reinforcement element 3 consists of a fiber composite material, an aramid fiber reinforced plastic (AFK) is preferably used, which also shows a homogeneous deformation behavior, since its modulus of elasticity is comparable to the modulus of elasticity of aluminum and because it has a high deformation energy due to a high transverse contraction number.

Auch das lokale Verstärkungselement 3 aus AFK kann zusätzlich zu der Verklebung mit dem Grundkörper 4 vernietet werden.The local reinforcing element 3 made of AFK can also be riveted to the base body 4 in addition to the gluing.

Das lokale Verstärkungselement 3 wird erst nach dem Umformen des Grundkörpers 4 aufgebracht.The local reinforcing element 3 is only applied after the base body 4 has been formed .

Das lokale Verstärkungselement 3 umgibt in der dargestellten Ausführungsform die Öffnung bzw. den Pendelstützendurchbruch 2 vollständig, d. h. ringförmig. Sofern die geforderte Betriebsfestigkeit sichergestellt ist, kann jedoch auch ein nur teilweises Umgeben (z. B. U- förmig) des Pendelstützendurchbruches 2 durch das lokale Verstärkungselement 3 ausreichen.In the embodiment shown, the local reinforcement element 3 completely surrounds the opening or the pendulum support opening 2 , ie in an annular manner. Provided that the required operational stability is ensured, however, only a partial encirclement (eg U-shaped) of the pendulum support opening 2 by the local reinforcing element 3 can suffice.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Quertraverse, die in der Fig. 2 gezeigt ist, wird die Quertraverse 1 in zwei Bereiche bzw. Hälften 6 und 7 (links und rechts der Strich-Punkt- Linie in der Fig. 2) aufgeteilt, wobei nur die rechte Hälfte 7 (verstärkter Bereich bzw. Verstärkungselement) der Quertraverse 1, die den Pendelstützendurchbruch 2 aufweist, eine Erhöhung der Materialstärke erfährt. Gegenüber einer generellen Verdickung der Wandstärke der Quertraverse 1 kann hierdurch ca. 50% an Gewicht eingespart werden. Mit anderen Worten ausgedrückt, weist die linke Hälfte 6 eine geringere Wandstärke auf als die rechte Hälfte 7.According to a second embodiment of the crossbar, which is shown in FIG. 2, the crossbar 1 is divided into two areas or halves 6 and 7 (left and right of the dash-dot line in FIG. 2), only the right half 7 (reinforced area or reinforcing element) of the crossbar 1 , which has the pendulum support opening 2 , experiences an increase in the material thickness. Compared to a general thickening of the wall thickness of the crossbar 1 , this can save approximately 50% in weight. In other words, the left half 6 has a smaller wall thickness than the right half 7 .

Die Fügelinien 8 und 9 sind beispielsweise als Schweißnaht ausgeführt und die Fügelinie 8 wird vor dem Tiefziehen, die Fügelinie 9 nach dem Tiefziehen geschweißt. Die in der Fig. 2 gezeigte zweite Ausführungsform ist mit "tailored blanks" ausgeführt.The joining lines 8 and 9 are designed, for example, as a weld seam and the joining line 8 is welded before the deep drawing, the joining line 9 after the deep drawing. The second embodiment shown in FIG. 2 is designed with tailored blanks.

Werden aufgesetzte Bleche zur Verdickung der Wandstärke eingesetzt, können diese vor dem Umformen durch partielle oder ganzflächige Klebung geheftet und nach der Umformung vernietet werden. Aufgesetzte Bleche können aber auch vor dem Umformen durch Punktschweißen geheftet und nach dem Umformen geschweißt werden, wobei dann Plasma- Laser- oder MIG-Schweißen eingesetzt wird. If attached metal sheets are used to thicken the wall thickness, they can be used after forming by partial or full-surface gluing and after forming riveted. Placed metal sheets can also be used before forming Spot welding is tacked and welded after forming, then plasma Laser or MIG welding is used.

Werden aufgesetzte Bleche zur Verdickung der Wandstärke eingesetzt, können diese parallel zur Tiefziehrichtung entlang einer Linie gefügt werden (siehe Fig. 2, Bezugszeichen 8), wobei ebenfalls Plasma-, Laser- oder MIG-Schweißen eingesetzt wird.If attached metal sheets are used to thicken the wall thickness, they can be joined along a line parallel to the deep-drawing direction (see FIG. 2, reference number 8 ), plasma, laser or MIG welding also being used.

Erfindungsgemäß umfaßt die Quertraverse, die insbesondere an einer Vorderachse eines Kraftfahrzeuges eingesetzt wird, einen Grundkörper, der bevorzugt als geschweißte Aluminiumblechkonstruktion ausgeführt ist und der im Querschnitt ein im wesentlichen kastenförmiges Profil zeigt, wobei im Bereich eines Pendelstützendurchbruches ein lokales Verstärkungselement fest mit dem Grundkörper verbunden ist. Durch diese Ausbildung der Quertraverse wird eine hohe Torsionssteifigkeit erreicht, insbesondere auch in Bereichen die eine Öffnung aufweisen, wie etwa die Pendelstützendurchbrüche. Die kritische Stelle wird überwiegend auf Torsion beansprucht, wodurch eine Scherung des Pendelstützendurch bruchs entsteht. Durch Vorsehen des lokalen Verstärkungselementes wird an dieser Stelle einerseits die geforderte Betriebsfestigkeit erreicht und andererseits der Gewichtsvorteil, der durch die Verwendung des Aluminiums für den Grundkörper, erreicht wird, nicht verloren. According to the invention, the crossbar, which in particular on a front axle Motor vehicle is used, a base body, which is preferably welded Aluminum sheet construction is carried out and in cross-section a substantially shows a box-shaped profile, with a local one in the area of a pendulum support opening Reinforcing element is firmly connected to the base body. Through this training the A high degree of torsional rigidity is achieved, especially in areas of the cross-beam have an opening, such as the pendulum support openings. The critical point will be predominantly stressed by torsion, causing the pendulum supports to shear break occurs. By providing the local reinforcing element at this point on the one hand it achieves the required operational strength and on the other hand it has the weight advantage of through the use of aluminum for the base body, is not lost.

BezugszeichenlisteReference list

11

Quertraverse
Crossbar

22nd

Pendelstützendurchbruch
Pendulum support breakthrough

33rd

Verstärkungselement
Reinforcing element

44th

Grundkörper
Basic body

55

Niete(n)
Rivet (s)

66

Linke Hälfte der Quertraverse
Left half of the crossbar

77

Rechte Hälfte der Quertraverse
Right half of the crossbar

88th

Fügelinie
Joining line

99

Fügelinie
Joining line

Claims

1. Quertraverse (1), insbesondere für eine Vorderachse eines Kraftfahrzeuges, mit: einem Grundkörper (4), der als geschweißte Aluminiumblechkonstruktion ausgeführt ist und der im Querschnitt ein im wesentlichen kastenförmiges Profil zeigt, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich eines Pendelstützendurchbruches (2) ein lokales Verstärkungselement (3) fest mit dem Grundkörper (4) verbunden ist.1. crossbar ( 1 ), in particular for a front axle of a motor vehicle, with: a base body ( 4 ) which is designed as a welded aluminum sheet construction and which shows a substantially box-shaped profile in cross section, characterized in that in the region of a pendulum support opening ( 2 ) a local reinforcement element ( 3 ) is firmly connected to the base body ( 4 ).

2. Quertraverse (1), insbesondere für eine Vorderachse eines Kraftfahrzeuges, mit einem Grundkörper (4), der als geschweißte Aluminiumblechkonstruktion ausgeführt ist und der im Querschnitt ein im wesentlichen kastenförmiges Profil zeigt, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (4) durch eine zweigeteilte Ausführung nur in dem Bereich (7) eines Pendelstützendurchbruches (2) verstärkt ist.2. Crossbar ( 1 ), in particular for a front axle of a motor vehicle, with a base body ( 4 ) which is designed as a welded aluminum sheet construction and which shows a substantially box-shaped profile in cross section, characterized in that the base body ( 4 ) by a two-part Execution is only reinforced in the area ( 7 ) of a pendulum support opening ( 2 ).

3. Quertraverse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das lokale Verstärkungselement (3) aus einem Faserverbundwerkstoff gefertigt ist.3. Crossbar ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the local reinforcing element ( 3 ) is made of a fiber composite material.

4. Quertraverse (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (7) ein Teil des Grundkörpers (4) ist.4. Crossbar ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the area ( 7 ) is part of the base body ( 4 ).

5. Quertraverse (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das lokale Verstärkungselement (3) mit dem Grundkörper (4) flächig verklebt ist.5. Crossbar ( 1 ) according to one of claims 1 or 3, characterized in that the local reinforcing element ( 3 ) with the base body ( 4 ) is glued flat.

6. Quertraverse (1) nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das lokale Verstärkungselement (3) mit dem Grundkörper (4) vernietet ist.6. Crossbar ( 1 ) according to one of claims 1, 3 to 5, characterized in that the local reinforcing element ( 3 ) is riveted to the base body ( 4 ).

7. Quertraverse (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserverbundwerkstoff ein aramidfaserverstärkter Kunststoff ist.7. crossbar ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the fiber composite material is an aramid fiber reinforced plastic.

8. Quertraverse (1) nach einem der Ansprüche 1, 3 und 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das lokale Verstärkungselement (3) ein "tailored blanks" Aluminiumblech ist. 8. Crossbar ( 1 ) according to one of claims 1, 3 and 5 to 7, characterized in that the local reinforcing element ( 3 ) is a "tailored blanks" aluminum sheet.

9. Quertraverse (1) nach einem der Ansprüche 1, 3 und 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das lokale Verstärkungselement (3) den Pendelstützendurchbruch (2) vollständig oder teilweise umgibt.9. Crossbar ( 1 ) according to one of claims 1, 3 and 5 to 8, characterized in that the local reinforcing element ( 3 ) completely or partially surrounds the pendulum support opening ( 2 ).

10. Quertraverse (1) nach einem der Ansprüche 1, 3 und 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das lokale Verstärkungselement (3) an einer Außenwand des Grundkörpers (4) angebracht ist.10. Crossbar ( 1 ) according to one of claims 1, 3 and 5 to 9, characterized in that the local reinforcing element ( 3 ) is attached to an outer wall of the base body ( 4 ).