DE4442150C2 - Rohrförmiger Träger als Bestandteil eines Fahrwerks für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen rohrförmigen Träger als Be­ standteil eines Fahrwerks für ein Kraftfahrzeug, insbe­ sondere Personenkraftwagen, gemäß den Merkmalen im Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Träger haben eine umfangreiche Anwendung bei der Gestaltung von Fahrwerken, insbesondere von Personen­ kraftwagen, gefunden. Um verschiedene Fahrwerkskomponen­ ten, wie beispielsweise Quer- und Raumlenker, mit den Trägern verbinden zu können, werden bislang gesondert hergestellte Halterungen an die Träger geschweißt, die dann Bolzen, Gummilager etc. aufnehmen. In Abhängigkeit von der Relativzuordnung der Halterungen zu den Trägern, bedingt durch die jeweilige Fahrwerkskomponente, werden die Halterungen entsprechend ausgebildet und in der Regel durch relativ komplizierte räumliche Schweißnähte mit den Trägern verbunden. Abgesehen davon, daß solche räumlichen Schweißnähte aufwendige Schweißvorrichtungen erfordern, muß darüberhinaus sowohl die Lage der Schweißnähte, deren Qualität und ihre Kontrolle im Hinblick auf eine optimale Radführung höchsten Ansprüchen genügen. Der Aufwand zur Befestigung der Halterungen an den rohrförmigen Trägern ist mithin hoch, zumal die Verbindungsschweißnähte häufig in stark beanspruchten Zonen verlaufen.

In diesem Zusammenhang zählt ein rohrförmiger Träger zum Stand der Technik, dem zum Anschluß einer Fahrwerkskompo­ nente eine aus zwei getrennt voneinander gefertigten schalenartigen Preßteilen bestehende gehäuseartige Halte­ rung zugeordnet ist. Die unterschiedlich ausgebildeten Preßteile sind miteinander über randseitige Flansche schweißtechnisch verbunden. Die den Flanschen abgewandten Stirnkanten der Preßteile sind über etwa in der vertikalen Mittellängsebene des Trägers verlaufende Schweißnähte mit dem Träger verbunden.

Durch die DE 30 48 793 C2 zählt ein gehäuseartiger Trag­ körper aus zwei Blechpreßteilen zum Stand der Technik. Die beiden Blechpreßteile besitzen umlaufende Ränder, über die sie miteinander verschweißt sind. Endseitig des Tragkörpers sind nach innen vorstehende Kragen vorhanden, die bei der Herstellung der beiden Blechpreßteile, d. h. vor ihrem Verschweißen angeformt werden. Den Kragen ge­ genüberliegend sind im jeweils anderen Blechpreßteil Durchtrittsöffnungen zugeordnet.

Im Umfang der EP 0 568 251 A1 zählt ein rohrförmiger Trä­ ger zum Stand der Technik, bei welchem zur Punktschweiß­ verbindung mit einem rohrförmigen Querträger durch Stanz­ operationen Zungen aus der Wandung des Trägers getrennt und anschließend durch Biegen kurvenförmig umgeformt sind. Die Zungen bilden dann Halterungen zur Festlegung des endseitig durch eine den Querschnitt entsprechend er­ weiternde Umformung an die gekrümmten Zungen angepaßten Querträgers.

Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, einen rohrförmigen Träger mit wenig­ stens einer Halterung zu schaffen, der mit geringerem Aufwand herstellbar ist und bezüglich seiner radführenden Eigenschaften höchsten Ansprüchen genügt.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen.

Kern der Erfindung bildet die Maßnahme, durch spanloses Umformen der Wandung eines rohrförmigen Trägers unter Vermeidung von Schweißnähten im Bereich von besonders ge­ fährdeten, hoch beanspruchten Übergangsquerschnitten Hal­ terungen beliebiger Konfiguration zu schaffen, um die an­ zuschließenden Fahrwerkskomponenten in jedem Längenbe­ reich des Trägers anforderungsspezifisch optimal fixieren zu können. Hierbei wird das Hydroumformen angewandt. Das Hydroumformen erlaubt es hierbei, in Abhängigkeit von dem für die Verformung zur Verfügung stehenden Material der Trägerwandung Halterungen auszubilden, die unmittelbar mit Anschlüssen für Fahrwerkskomponenten versehen sind bzw. Trage- und/oder Fixierfunktionen für Adapterelemente übernehmen, die ihrerseits dann die Anschlüsse für die Fahrwerkskomponenten aufweisen. Sind die Halterungen direkt mit den Anschlüssen für die Fahrwerkskomponenten ausgerüstet, kann vollständig auf Schweißnähte verzichtet werden. Die mit Schweißnähten verbundenen Probleme entfallen. Bilden die Halterungen demgegenüber Tragekörper für Adapterelemente, die ihrerseits dann mit den Anschlüssen für die Fahrwerkskomponenten versehen sind, können die Verbindungsschweißnähte zwischen den Halterungen und den Adapterelementen jetzt in solche Bereiche der Halterungen verlegt werden, die außerhalb der hoch beanspruchten Zonen eines Trägers liegen.

Insgesamt ist zur Erfindung also festzustellen, daß eine Reihe von Mängeln des Standes der Technik in bezug auf Füge- und Schweißvorrichtungen beseitigt werden sowie auf komplizierte Kontrolleinrichtungen zwecks Sicherstellung der Qualität der gefügten Teile und der Fügeverbindungen verzichtet werden kann. Das Ergebnis ist ein höheres wirtschaftliches Ausbringen bei wesentlich verbesserter Qualität.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird in den Merkmalen des Anspruchs 2 gesehen. Danach ist die Halterung als gehäuseartig gestalteter Vorsprung und un­ mittelbar mit einem Anschluß für eine Fahrwerkskomponente versehen. Eine derartige Halterung kommt beispielsweise dann zum Tragen, wenn ein vergleichsweise geringer Ab­ stand des Anschlusses zur Trägerlängsachse vorliegt und dadurch eine Umformung ohne relevante Schwächung der Trä­ gerwandung bei minimalem Materialeinsatz gewährleistet werden kann. Eine solche Halterung hat dann beispiels­ weise eine in der Draufsicht dreieckförmige Konfiguration mit einem weitgehend rechteckigen Querschnitt in der den Anschluß und die Trägerlängsachse schneidenden Querebene. Die Halterung kann aber auch quaderförmig ausgeformt sein und im rechten Winkel oder in einem von 90° abweichenden Winkel von der Trägerwandung abstehen.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht in den Merkmalen des Anspruchs 3. Zur Fertigung einer solchen Halterung wird zunächst ein allseitig ge­ schlossener quaderförmiger Trägerdom im Winkel von 90° zur Trägerlängsachse oder in einem von 90° abweichenden Winkel spanlos ausgeformt. Im Anschluß daran wird der Bo­ den des Trägerdoms entfernt und es werden in den Eckbe­ reichen des Trägerdoms Schlitze erzeugt, die etwa bis in die Vertikalebene geführt werden, welche die Träger­ längsachse schneidet. Auf diese Weise entstehen zwei ra­ dial abstehende, zur Trägerlängsachse abgewinkelte, par­ allel zueinander verlaufende Gabelstege und zwei sich in Längsrichtung des Trägers erstreckende Zungen zwischen den Gabelstegen. Die Zungen werden anschließend entspre­ chend der Krümmung des Trägers gewölbt und miteinander verbunden. Hierbei können sich die Zungen geringfügig überlappen. Die Überlappungsbereiche können zusammenge­ nietet oder zusammengeschweißt sein. Auf diese Weise wird durch die Zungen eine zusätzliche Stabilisierung des Trä­ gers erzielt. In den Gabelstegen können z. B. Bohrungen als Anschlüsse für Fahrwerkskomponenten vorgesehen wer­ den.

Die vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele betreffen Halterungen, die unmittelbar mit Anschlüssen für Fahr­ werkskomponenten versehen sind. Im Anspruch 4 ist hinge­ gen eine Ausführungsform verkörpert, die bevorzugt dann angewendet wird, wenn der Abstand eines Anschlusses für eine Fahrwerkskomponente zur Trägerlängsachse so groß ist, daß bei einer einstückigen Umformung eine zu starke Schwächung der Trägerwandung im Bereich der Halterung die Folge wäre.

In diesem Fall wird mithin zunächst eine etwa quaderför­ mige Halterung spanlos aus der Trägerwandung geformt. Die Halterung kann völlig geschlossen oder auch stirnseitig offen ausgebildet sein. Auch kann sich die Halterung im Winkel von 90° oder in einem von 90° abweichenden Winkel zur Trägerlängsachse erstrecken. Durch die Halterung er­ folgt keine Schwächung des Trägers. Der Anschluß für eine Fahrwerkskomponente wird bei diesem Ausführungsbeispiel gezielt in ein z. B. aus einem einstückigen Preßteil be­ stehendes Adapterelement verlagert, das im Querschnitt U- förmig gestaltet ist und mit seinen beiden Schenkeln die Halterung übergreift. Die Schenkel werden dann mit der Halterung verschweißt. Dies kann jedoch in einem Bereich der Halterung erfolgen, der eine ausreichend große Di­ stanz zur Trägerlängsachse besitzt. Die Schweißnähte lie­ gen damit nicht in hoch beanspruchten Zonen. Ein solches einstückiges Adapterelement kann auf kleinen Maschinen und damit wirtschaftlich gefertigt werden. Es kann mit einer Öffnung versehen werden, die es zuläßt, werkzeug­ technisch einfach die entsprechenden Durchzüge für die Aufnahme von z. B. Bolzen und/oder Gummilagern herzustel­ len. Auch können bei einem derartigen Adapterelement die Schweiß- und Fügestraßen bzw. die Transferstraßen im Ver­ gleich zu den bekannten Fertigungsstraßen wesentlich kür­ zer und wirtschaftlicher gestaltet werden, da lediglich ein einfacher Bauteil mit der Halterung zu fügen ist. Ein Adapterelement kann insbesondere dort mit Vorteil zur An­ wendung gelangen, wo im Krümmungsbereich eines U- oder trapezförmig konfigurierten rohrförmigen Trägers Fahr­ werkskomponenten befestigt werden müssen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnun­ gen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 in der Draufsicht einen Längenabschnitt eines rohrförmigen Trägers für das Fahrwerk eines Personenkraftwagens mit einem seitlichen An­ schluß für eine Fahrwerkskomponente;

Fig. 2 einen vertikalen Querschnitt durch die Dar­ stellung der Fig. 1 entlang der Linie II-II;

Fig. 3 im horizontalen Längsschnitt eine weitere Ausführungsform eines Längenabschnitts eines mit einer quer abstehenden Halterung verse­ henen rohrförmigen Trägers für das Fahrwerk eines Personenkraftwagens;

Fig. 4 einen Schnitt durch die Darstellung der Fig. 3 entlang der Linie IV-IV;

Fig. 5 im horizontalen Längsschnitt eine dritte Aus­ führungsform eines Längenabschnitts eines mit einer seitlichen Halterung versehenen rohr­ förmigen Trägers für das Fahrwerk eines Per­ sonenkraftwagens;

Fig. 6 im horizontalen Längsschnitt eine vierte Aus­ führungsform eines Längenabschnitts eines mit einer seitlichen Halterung versehenen rohr­ förmigen Trägers für das Fahrwerk eines Per­ sonenkraftwagens während der Umformung;

Fig. 7 die Darstellung der Fig. 6 in der Perspek­ tive;

Fig. 8 im horizontalen Längsschnitt die Darstellun­ gen der Fig. 6 und 7 nach beendeter Umfor­ mung;

Fig. 9 einen vertikalen Querschnitt durch die Dar­ stellung der Fig. 8 entlang der Linie IX-IX;

Fig. 10 in der Draufsicht einen Krümmungsbereich eines mit einer seitlichen Halterung für eine Fahrwerkskomponente versehenen rohrförmigen Trägers für ein Fahrwerk eines Personenkraft­ wagens und

Fig. 11 einen vertikalen Querschnitt durch die Dar­ stellung der Fig. 10 entlang der Linie XI- XI.

Mit 1 ist in den Fig. 1 und 2 ein im Querschnitt kreisrunder rohrförmiger Träger als Bestandteil des Hilfsrahmens eines Fahrwerks eines Personenkraftwagens bezeichnet.

Zur Festlegung eines nicht näher veranschaulichten Quer­ lenkers ist der Träger 1 mit einer gehäuseartigen seit­ lichen Halterung 2 versehen, die von dem Querschnitt des Trägers 1 abweicht und gegenüber seiner äußeren Oberflä­ che quer vorkragt. In der dargestellten Draufsicht nach Fig. 1 ist die Halterung 2 dreieckförmig konfiguriert. Im vertikalen Querschnitt gemäß Fig. 2 ist die Halterung 2 einschließlich des in diesem Bereich liegenden Längen­ abschnitts 4 des Trägers 1 rechteckig gestaltet. Die Hal­ terung 2 und der Längenabschnitt 4 sind aus dem Material der Trägerwandung 5 spanlos umgeformt. Hierzu kann bei­ spielsweise das Hydroumformen verwendet werden.

Ein Anschluß 6 für den Querlenker ist durch zwei Einhal­ sungen 7 gebildet, die in der Oberseite 8 und der Unter­ seite 9 der Halterung 2 ausgeformt sind. Die Gesamtbreite B der Anordnung im Bereich des Anschlusses 6 beträgt etwa das Dreifache des Durchmessers D des rohrförmigen Trägers 1.

Bei der Ausführungsform der Fig. 3 und 4 ist eine um­ fangsseitig geschlossene quaderförmige Halterung 2a aus dem Material der Trägerwandung 5 eines rohrförmigen Trä­ gers 1 spanlos geformt. Die Halterung 2a kragt in einem Winkel von 90° zur Längsachse 10 des Trägers 1 seitlich vor. Die Länge L der Halterung 2a und ihre Seitenlängen S entsprechen etwa dem Durchmesser D des Trägers 1. Die Halterung 2a kann direkt mit einem Anschluß 6 für eine Fahrwerkskomponente versehen sein - z. B. gemäß der Aus­ führungsform der Fig. 1 und 2 - oder indirekt als Tragkörper für ein mit einem Anschluß 6 versehenes Adap­ terelement 11 dienen, wie es nachfolgend anhand der Fig. 10 und 11 noch näher erläutert wird.

In der Fig. 5 ist im horizontalen Längsschnitt ein Ab­ schnitt eines rohrförmigen Trägers 1 veranschaulicht, bei welchem eine quaderförmige Halterung 2b ähnlich derjeni­ gen der Fig. 3 und 4, jedoch unter einem von 90° zur Längsachse 10 des Trägers 1 abweichenden Winkel aus dem Material der Trägerwandung 5 spanlos umgeformt ist. Auch diese Halterung 2b kann direkt (wie Fig. 1 und 2) oder indirekt (wie Fig. 10 und 11) mit einem Anschluß 6 für eine Fahrwerkskomponente versehen sein.

Bei der Ausführungsform der Fig. 6 bis 9 wird zunächst gemäß den Fig. 3 und 4 eine quaderförmige Halterung 2a spanlos aus der Trägerwandung 5 geformt. Anschließend wird der Boden 12 der Halterung 2a entfernt und es werden in den Eckbereichen (siehe Fig. 6 und 7) Schlitze 13 eingebracht, die sich etwa bis in die Höhe der Vertikal­ ebene E-E erstrecken, welche die Längsachse 10 des Trä­ gers 1 schneidet. Auf diese Weise werden zwei radial ab­ stehende, zur Trägerlängsachse 10 um 90° abgewinkelte parallele Gabelstege 14 und zwei Zungen 15 zwischen den Gabelstegen 14 gebildet. Wie die Fig. 8 und 9 erkennen lassen, werden die Zungen 15 anschließend in Umfangsrich­ tung der Trägerwandung 5 entsprechend der Krümmung der Trägerwandung 5 gebogen und durch einen Stanzniet 16 oder durch Schweißung miteinander verbunden. Die somit eine Halterung 2d bildenden Gabelstege 14 werden mit Bohrungen 17 als Anschluß 6a für Fahrwerkskomponenten versehen.

Die Ausführungsform gemäß den Fig. 8 und 9 kann auch ausgehend von einer Halterung 2b entsprechend Fig. 5 er­ zeugt werden.

Bei der Ausführungsform der Fig. 10 und 11 ist zunächst wieder ähnlich der Darstellungen der Fig. 3 und 4 durch spanlose Umformung der Trägerwandung 5 eines rohrförmigen Trägers 1 eine quer abstehende Halterung 2c im Krümmungsbereich 24 erzeugt worden. Der Boden 18 der Halterung 2c ist durch eine Stanzoperation mit einer Aussparung 19 versehen worden.

Durch einen spanlosen Umformprozeß etwa entsprechend den Darstellungen der Fig. 1 und 2 ist parallel zur Erzeugung der Halterung 2c ein einstückiges Adapterelement 11 mit einem Anschluß 6 aus Einhalsungen 7 für eine Fahrwerkskomponente gefertigt worden. Die Schenkel 20 dieses im vertikalen Querschnitt U-förmigen Adapterelements 11 umgreifen von außen die Halterung 2c und sind mit der Oberseite 21 sowie der Unterseite 22 der Halterung 2c im Bereich zwischen dem Boden 18 und der Oberfläche 3 des Trägers 1 durch Schweißnähte 23 verbunden.

Obwohl in den Fig. 10 und 11 die Halterung 2c einem Krümmungsbereich 24 eines rohrförmigen Trägers 1 zugeordnet ist, kann selbstverständlich eine solche Halterung 2c für ein Adapterelement 11 auch in einem geraden Längenabschnitt eines Trägers 1 vorgesehen sein.

Claims (4)

1. Rohrförmiger Träger als Bestandteil eines Fahrwerks für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Personenkraftwa­ gen, welcher mit wenigstens einer von seinem Quer­ schnitt abweichenden und gegenüber seiner äußeren Oberfläche (3) quer vorkragenden Halterung (2, 2a-d) zur mindestens mittelbaren Fixierung von Fahrwerks­ komponenten, wie z. B. Gummilagern, Querlenkern oder Raumlenkern, versehen ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Halterung (2, 2a-d) durch spanlose Hydro-Umformung des Materials der Trägerwandung (5) gebildet ist.

2. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (2, 2a, 2b) als gehäuseartiger Vorsprung gestaltet und unmittelbar mit einem Anschluß (6) für eine Fahr­ werkskomponente versehen ist.

3. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (2d) durch zwei radial abstehende, zur Trägerlängsachse (10) abgewinkelte Gabelstege (14) gebildet ist und zwei Zungen (15) zwischen den Gabelstegen (14) in Um­ fangsrichtung der Trägerwandung (5) gekrümmt sowie miteinander verbunden sind.

4. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (2c) quaderförmig konfiguriert, von einem einstückigen Adapterelement (11) mit einem Anschluß (6) für eine Fahrwerkskomponente übergriffen und mit diesem Adapterelement (11) verschweißt ist.